«Разработка проблемно-ориентированного программного комплекса для исследования химико-технологического процесса»
ВАРИАНТ 1
Объект исследования: процесс спекания керамических материалов в вакуумно-компрессионной печи при производстве твердых сплавов.
Предмет исследования: влияние давления газа в печи и температуры спекания на плотность твердого сплава.
Структура и параметры математической модели для исследования:
,
где r – плотность твердого сплава, г/см3;
a 0– a 5 – эмпирические коэффициенты модели, зависящие от типа керамического материала;
Pg – давление газа вокруг материала в печи, атм;
T – температура спекания, °С.
Данные для тестирования программного комплекса приведены в таблице.
Таблица – Данные для тестирования программного комплекса
| Обозначение параметра | Значение параметра | Единица измерения |
| Характеристики объекта исследования | ||
| TM | Порошковая прессовка, состоящая из карбида вольфрама и никеля | ––– |
| Pg min | атм | |
| Pg max | атм | |
| Δ Pg | атм | |
| T min | °C | |
| T max | °C | |
| Δ T | °C | |
| Эмпирические коэффициенты математической модели | ||
| a 0 | –17,46 | ––– |
| a 1 | –0,00622 | ––– |
| a 2 | 0,04293 | ––– |
| a 3 | 1,5×10–5 | ––– |
| a 4 | –1,4×10–5 | ––– |
| a 5 | –5×10–9 | ––– |
В таблице использованы следующие обозначения:
TM – тип спекаемого керамического материала;
Pg min, Pg max – регламентные пороговые значения давления газа в печи, атм;
Δ Pg – шаг варьирования давления газа в печи, атм;
T min, T max – регламентные пороговые значения температуры спекания, °С;
Δ T – шаг варьирования температуры спекания, °С.
ВАРИАНТ 2
Объект исследования: процесс спекания керамических материалов в вакуумно-компрессионной печи при производстве твердых сплавов.
Предмет исследования: влияние давления газа в печи и температуры спекания на прочность твердого сплава.
Структура и параметры математической модели для исследования:
где s b – прочность твердого сплава при поперечном изгибе, МПа;
b 0– b 8 – эмпирические коэффициенты модели, зависящие от типа керамического материала;
Pg – давление газа вокруг материала в печи, атм;
T – температура спекания, °С.
Данные для тестирования программного комплекса приведены в таблице.
Таблица – Данные для тестирования программного комплекса
| Обозначение параметра | Значение параметра | Единица измерения |
| Характеристики объекта исследования | ||
| TM | Порошковая прессовка, состоящая из карбида вольфрама и никеля | ––– |
| Pg min | атм | |
| Pg max | атм | |
| Δ Pg | атм | |
| T min | °C | |
| T max | °C | |
| Δ T | °C | |
| Эмпирические коэффициенты математической модели | ||
| b 0 | –58231 | ––– |
| b 1 | 673,2 | ––– |
| b 2 | 81,76 | ––– |
| b 3 | –0,9453 | ––– |
| b 4 | –13,10 | ––– |
| b 5 | –0,02666 | ––– |
| b 6 | 0,0184 | ––– |
| b 7 | 31×10–5 | ––– |
| b 8 | –6×10–6 | ––– |
В таблице использованы следующие обозначения:
TM – тип спекаемого керамического материала;
Pg min, Pg max – регламентные пороговые значения давления газа в печи, атм;
Δ Pg – шаг варьирования давления газа в печи, атм;
T min, T max – регламентные пороговые значения температуры спекания, °С;
Δ T – шаг варьирования температуры спекания, °С.
ВАРИАНТ 3
Объект исследования: процесс спекания керамических материалов в вакуумно-компрессионной печи при производстве твердых сплавов.
Предмет исследования: влияние температуры спекания и времени изотермической выдержки на остаточную пористость твердого сплава.
Структура и параметры математической модели для исследования:
где P – остаточная пористость твердого сплава, %;
a 0– a 8 – эмпирические коэффициенты модели, зависящие от типа керамического материала;
T – температура спекания, °С;
t – время изотермической выдержки при спекании, мин.
Данные для тестирования программного комплекса приведены в таблице.
Таблица – Данные для тестирования программного комплекса
| Обозначение параметра | Значение параметра | Единица измерения |
| Характеристики объекта исследования | ||
| TM | Порошковая прессовка, состоящая из карбида вольфрама и никеля | ––– |
| T min | °C | |
| T max | °C | |
| Δ T | °C | |
| tmin | мин | |
| tmax | мин | |
| Δt | мин | |
| Эмпирические коэффициенты математической модели | ||
| a 0 | 199,4 | ––– |
| a 1 | –0,2765 | ––– |
| a 2 | –4,486 | ––– |
| a 3 | 0,0062 | ––– |
| a 4 | 9,6×10–5 | ––– |
| a 5 | 0,0449 | ––– |
| a 6 | –2×10–6 | ––– |
| a 7 | –6,2×10–5 | ––– |
| a 8 | 2×10–8 | ––– |
В таблице использованы следующие обозначения:
TM – тип спекаемого керамического материала;
T min, T max – регламентные пороговые значения температуры спекания, °С;
Δ T – шаг варьирования температуры спекания, °С;
tmin, tmax – регламентные пороговые значения времени изотермической выдержки, мин;
Δt – шаг варьирования времени изотермической выдержки, мин.
ВАРИАНТ 4
Объект исследования: процесс спекания керамических материалов в вакуумно-компрессионной печи при производстве твердых сплавов.
Предмет исследования: влияние времени изотермической выдержки и температуры спекания на твердость сплава.
Структура и параметры математической модели для исследования:
где HR – твердость сплава (по Роквеллу), ед.;
b 0– b 8 – эмпирические коэффициенты модели, зависящие от типа керамического материала;
t – время изотермической выдержки при спекании, мин;
T – температура спекания, °С.
Данные для тестирования программного комплекса приведены в таблице.
Таблица – Данные для тестирования программного комплекса
| Обозначение параметра | Значение параметра | Единица измерения |
| Характеристики объекта исследования | ||
| TM | Порошковая прессовка, состоящая из карбида вольфрама и никеля | ––– |
| tmin | мин | |
| tmax | мин | |
| Δt | мин | |
| T min | °C | |
| T max | °C | |
| Δ T | °C | |
| Эмпирические коэффициенты математической модели | ||
| b 0 | 14,64 | ––– |
| b 1 | 0,01683 | ––– |
| b 2 | 0,1033 | ––– |
| b 3 | 0,00012 | ––– |
| b 4 | –0,00014 | ––– |
| b 5 | –3,4×10–5 | ––– |
| b 6 | –9,7×10–7 | ––– |
| b 7 | –4×10–8 | ––– |
| b 8 | 3×10–10 | ––– |
В таблице использованы следующие обозначения:
TM – тип спекаемого керамического материала;
tmin, tmax – регламентные пороговые значения времени изотермической выдержки, мин;
Δt – шаг варьирования времени изотермической выдержки, мин;
T min, T max – регламентные пороговые значения температуры спекания, °С;
Δ T – шаг варьирования температуры спекания, °С.
ВАРИАНТ 5
Объект исследования: процесс одношнековой экструзии полимерных материалов при производстве листов.
Предмет исследования: влияние расхода потока и температуры материала на индекс термической деструкции листа.
Структура и параметры математической модели для исследования:
,
где 
– индекс термической деструкции листа, %;
Ve – рабочий объем экструдера, л;
– время, соответствующее началу изменения цвета материала, вызванного его термической деструкцией, с;
Q – объемный расход потока материала через экструдер, л/мин;
– энергия активации процесса термической деструкции материала, Дж/моль;
T – температура материала, °С;
– температура, соответствующая началу изменения цвета материала, вызванного его термической деструкцией, °С.
Данные для тестирования программного комплекса приведены в таблице.
Таблица – Данные для тестирования программного комплекса
| Обозначение параметра | Значение параметра | Единица измерения |
| Характеристики объекта исследования | ||
| TM | Поливинилхлорид | ––– |
| Ve | л | |
| Q min | л/мин | |
| Q max | л/мин | |
| Δ Q | 0,5 | л/мин |
| T min | °С | |
| T max | °С | |
| Δ T | °С | |
| Эмпирические коэффициенты математической модели | ||
|
| °C | |
|
| Дж/моль | |
|
| мин |
В таблице использованы следующие обозначения:
TM – тип экструдируемого полимерного материала;
Q min, Q max – регламентные пороговые значения расхода потока материала через экструдер, л/мин;
Δ Q – шаг варьирования расхода потока материала через экструдер, л/мин;
T min, T max – регламентные пороговые значения температуры материала, °С;
Δ T – шаг варьирования температуры материала, °С.
ВАРИАНТ 6
Объект исследования: процесс одношнековой экструзии полимерных материалов при производстве плоских пленок.
Предмет исследования: влияние температуры и скорости деформации сдвига материала на вязкость экструдата.
Структура и параметры математической модели для исследования:
,
где 
– вязкость экструдата, Па×с;
– коэффициент консистенции материала при температуре приведения, Па×с n;
– температурный коэффициент вязкости материала, 1/°С;
T – температура материала, °С;
– температура приведения, °C;
– скорость деформации сдвига материала, 1/с;
– индекс течения (псевдопластичности) материала.
Данные для тестирования программного комплекса приведены в таблице.
Таблица – Данные для тестирования программного комплекса
| Обозначение параметра | Значение параметра | Единица измерения |
| Характеристики объекта исследования | ||
| TM | Полипропилен | ––– |
| T min | °С | |
| T max | °С | |
| Δ T | °С | |
| min
| 1/с | |
| max
| 1/с | |
| Δ
| 1/с | |
| Эмпирические коэффициенты математической модели | ||
| Па×с n | |
|
| 0,0146 | 1/°С |
|
| °C | |
| 0,395 | ––– |
В таблице использованы следующие обозначения:
TM – тип экструдируемого полимерного материала;
T min, T max – регламентные пороговые значения температуры материала, °С;
Δ T – шаг варьирования температуры материала, °С;
min, max – пороговые значения скорости деформации сдвига материала, 1/с;
Δ – шаг варьирования скорости деформации сдвига материала, 1/с.
ВАРИАНТ 7
Объект исследования: процесс вакуумного формования полимерных листов при производстве изделий типа «усеченный конус».
Предмет исследования: влияние глубины и диаметра формующей матрицы на минимальную толщину стенки формованного изделия.
Структура и параметры математической модели для исследования:
,
где 
– минимальная толщина стенки формованного изделия, мм;
– толщина листа, мм;
– угол наклона боковых стенок формующей матрицы, град;
– коэффициент утяжки листа, характеризующий степень утяжки листа в полость формующей матрицы и зависящий от типа полимера;
H – глубина формующей матрицы, мм;
D – диаметр большого основания формующей матрицы, мм;
– коэффициент охлаждения листа после приведения в контакт со стенками формующей матрицы, зависящий от типа полимера.
Данные для тестирования программного комплекса приведены в таблице.
Таблица – Данные для тестирования программного комплекса
| Обозначение параметра | Значение параметра | Единица измерения |
| Характеристики объекта исследования | ||
| TM | Ударопрочный полистирол | ––– |
|
| мм | |
|
| град | |
| H min | мм | |
| H max | мм | |
| Δ H | мм | |
| D min | мм | |
| D max | мм | |
| Δ D | мм | |
| Эмпирические коэффициенты математической модели | ||
|
| 1,6 | ––– |
| 0,8 | ––– |
В таблице использованы следующие обозначения:
TM – тип полимера, из которого изготовлен формуемый лист;
H min, H max – пороговые значения глубины формующей матрицы, мм;
Δ H – шаг варьирования глубины формующей матрицы, мм;
D min, D max – пороговые значения диаметра большого основания формующей матрицы, мм;
Δ D – шаг варьирования диаметра большого основания формующей матрицы, мм.