Методы изучения процессов в технологии строительных материалов

Общие положения и классификация медодов изучения процессов

Главной целью изучения процессов является освоение и совершенствование действующих и создание новых, в том числе высоких технологий, как в области производства строительных материалов и изделий, так и в других областях производства.

Для решения такой задачи необходимо понимать суть явлений, происходящих в процессах, научиться создавать их протекания, управлять ими и контролировать их течение, оптимизировать, использовать автоматизированные системы проектирования.

Сществуют различные методы изучения процессов, такие как экспериментальный, теоретический, экспериментально-теоретический, а также изучение процессов с помощью моделирования.

Основные понятия, термины и определения

Критерий (от греч. kritē ron – средстводля суждения) – признак, на основании которого производится оценка, определение или классификация чего-либо; мерило оценки;

Моделирование – исследование каких-либо явлений, процессов, систем и объектов путем построения и изучения моделей;

М. – использование моделей для определения или уточнения характеристик и рационализации способов построения вновь конструируемых объектов (технологий); результат м. – предсказание характера течения процесса или поведения установки в условиях производства на основании расчета необходимых параметров оригинала по измеренным параметрам модели;

М. – одна из основных категорий познания; (на идеи м. по существу базируется любой метод научных исследований, как теоретический, при котором используются различного рода знаковые, абстрактные модели, так и экспериментальный, использующий предметные модели);

М. - реальное (аналоговое и физическое) и знаковое (логическое, интуитивное, математическое)

· математическое м. – определение свойств и характеристик рассматриваемого процесса путем решения систем уравнений, описывающих это процесс математической модели; м. модель должна точно отражать основные свойства процесса;

м. модель применяется в случае, когда физическая модель не дает точного результата и его следует уточнить в процессе численного эксперимента

· физическое м. – анализ влияния на процесс отдельных физических параметров и линейных размеров;

ф. м. – изучение технологических процессов с помощью модели (уменьшенной копии оригинала);

ф. м. – основано на применении методов теории подобия, включающих математическое описание процесса, нахождение критериев подобия, выполнение экспериментов на модели, установление критериальных уравнений, применение уравнений для расчета реальных установок.

Модель (франц. modè le, итал. modello, от лат. modulus – мера, образец, норма) – материал, изделие, устройство (обычно в уменьшеном варианте), образ или математическое описание процесса (объекта), воспроизводящие или имитирующие структуру или основные характеристики и действия оригинала.

Система – множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, образующих определённую целостность, единство (Энц. сл.).

– совокупность взаимодействующх элементов, рассматриваемых как единое целое. Общие признаки системы: – наличие множества элементов, образующих определённую взаимосвяь; – определённые отношения элементов между собой; взаимодействие системы с окружающей средой. Пример: термодинамическая система, система управления; система здравоохранения и др. Корни, ствол и крона дерева представляют собой сложную систему. Ещё более сложную систему представляет собой организм человека.

Системный анализ – совокупность методологических средств, используемых для подготовки и обоснования решений по сложным проблемам научно-технического характера. С.а. опирается на системный подход.

Системный подход – направление методологии научного познания, в основе которого лежит рассмотрение объектов как систем; ориентирует исследование на раскрытие целостности объекта, на выявление многообразных типов связей в нём и сведение их в единую теоретическую картину. Системный подход характеризуется представлением объектов изучения в виде системы, выбором модели и использование с применением ЭВМ.

Сходственные величины – основные параметры процессов, аппаратов и участников процессов. К таким параметрам относят геометрическую форму, размеры, плотность, вязкость, температуру, скорость, время и др.

Соотношения этих величин – безразмерные характеристики, определяющие подобие и которыми являются: константы, инварианты, симплексы, комплексы и критерия подобия.

Экспериментальный метод изучения процессов – заключается в постановке задачи исследований и проведения эксперимента.

Эксперимент может включать: замер исследуемых параметров и их статистическую обработку; – установление зависимостей типа Y=ax^k+с; – анализ результатов исследования и др.

Основными этапами исследований могут быть: – выбор объекта исследований; – анализ используемых и неудовлетворяющих современным требованиям прототипов исследуемых материалов; – предъявление новых высоких требований к исследуемому материалу; – выбор и анализ сырья; – определение уровня требований к структуре нового материала; – выбор технологического способа или схемы получения материала; – изготовление образцов в лабораторных условиях с различным составом; – составление журнала исследований, включающего таблицы результатов, схемы изготовления образцов, графики основных зависимостей и пр.; – опртимизация результатов испытания по составу, структуре, режиму обработки, использаннному оборудованию; – обработка статистических данных и анализ результатов по лучшим (усредненным) показателям; – рекомендации и предложения.