Автоматизация процесса приготовления эмульсий на базе электрогидравлического преобразователя импульсного действия для технологического оборудования

На правах рукописи

ЕФРЕМОВА Татьяна Александровна

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЭМУЛЬСИЙ НА БАЗЕ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ИМПУЛЬСНОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО

ОБОРУДОВАНИЯ

Специальность 05.13.06 – Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (в машиностроении)

05.13.05 – Элементы и устройства вычислительной

техники и систем управления

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Саратов 2008

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет»

Научный руководитель:	доктор технических наук, профессор Власов Вячеслав Викторович
Официальные оппоненты:	доктор технических наук, доцент Иващенко Владимир Андреевич; кандидат технических наук, старший научный сотрудник Добряков Владимир Анатольевич.
Ведущее предприятие:	ЗАО «НПК прецизионного оборудования», г.Саратов

Защита состоится __25 июня 2008 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.242.02 при ГОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет» по адресу: 410054, г. Саратов, ул. Политехническая, 77, СГТУ, корп.1, ауд.319.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ГОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет».

Автореферат разослан «…»_мая______ 2008г.

Ученый секретарь

диссертационного совета А.А.Игнатьев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Автоматизация производственных процессов является на сегодняшний день основным фактором в повышении качественных показателей производства, увеличении производительности труда, интенсификации и рентабельности производства. Повышение качества продукции в машиностроении неразрывно связано с ростом эффективности металлообработки. Качество обработки металлов в немалой степени зависит от применяемого смазочно-охлаждающего технологического средства (СОТС). Повысить эффективность СОТС можно несколькими способами: подбором оптимального состава; активацией СОТС внешним энергетическим воздействием; применением специальных методов подачи СОТС (под давлением, распылением, через каналы в теле инструмента), улучшением степени очистки от механических примесей. Анализ литературных источников показал, что актуальным при повышении эффективности СОТС является способ, объединяющий в себе активацию, подбор оптимального состава и особый метод подачи СОТС в технологический процесс производства деталей машин.

Как известно, СОТС представляют собой эмульсии прямого или обратного типов. Одним из перспективных методов приготовления эмульсий является метод с использованием электрогидродинамического воздействия на смешиваемые компоненты. Анализируя возможности повышения эффективности СОТС при обработке металлов, в трудах Л.В. Худобина сделаны выводы о целесообразности автоматизации процесса приготовления СОТС. При этом следует обеспечить контроль технологического процесса приготовления эмульсий и совместить способ активации СОТС при помощи электроимпульсного разряда, точное дозирование компонент СОТС в процессе приготовления, требуемую дисперсность полученной смеси. Достичь результативности повышения функциональных, эксплуатационных действий и активации СОТС можно созданием автоматизированной технологической установки на базе электрогидравлического преобразователя импульсного действия (ЭГПИД). Установка позволяет приготавливать эмульсии с требуемой концентрацией дисперсной фазы, что обеспечивает оптимальный состав СОТС, требуемой дисперсности, что увеличивает качественные показатели СОТС, без применения каких-либо поверхностно-активных веществ (ПАВ), что повышает экологичность СОТС. Процесс приготовления СОТС при помощи импульсных разрядов способствует их электрической активации, что повышает ее эффективность СОТС.

Цель работы. Автоматизация процесса приготовления двухфазных эмульсий, обеспечиваемая разработанной автоматизированной технологической установкой на базе электрогидравлического преобразователя импульсного действия как исполнительного устрой­ства.

Задачи исследования.

- Автоматизация процесса приготовления эмульсий на базе электрогидравлического преобразователя взрывного действия;

- Разработка математической модели электрогидравлического устройства для приготовления эмульсий;

- Экспериментальное исследование макетных образцов для подтверждения теоретических результатов;

- Синтез системы автоматического управления приготовления двухфазных эмульсий с использованием электрогидравлического устройства взрывного действия.

Методы исследования. Теоретические исследования выполнены с использованием методов: теории автоматического управления, теории гидродинамики жидкостей, теории систем с распределенными параметрами, теории взрывных процессов в жидкостях. Экспериментальные исследования макетов проведены на экспериментальном стенде с помощью программно-аппаратного комплекса, а также с использованием методов планирования экспериментов, математической статистики.

Научная новизна работы.

1. Обоснован метод построения САУ технологическим процессом приготовления эмульсий, базирующийся на использовании электрогидравлического преобразователя импульсного действия (ЭГПИД) в малогабаритной технологической установке для приготовления эффективных СОТС, в основе которого лежит контроль амплитуды импульсов, точной концен­трации смешиваемых компонентов, требуемой дисперсности полученной смеси.

2. Разработана физическая модель ЭГПИД, обоснованная системой уравнений электрогидродинамики, с применением методов аналитического моделирования для исследования электростатических и гидродинамических процессов, обусловливающих работу ЭГПИД в составе САУ технологическим процессом.

3. Получена математическая модель динамических процессов

ЭГПИД с распределенными параметрами, в виде зависимости скорости жидкости в кювете устройства. Идентифицирована передаточная функция, используемая при синтезе САУ.

Практическая ценность и реализация результатов работы. Создание автоматизированной технологической установки и экспериментального образца электрогидравлического преобразователя импульсного действия (заявка на патент № 2007118786), которые рекомендованы к внедрению на ряде предприятий. Электрогидравлический преобразователь импульсного действия рекомендован к внедрению на ОАО «Волжский дизель им. Маминых», г.Балаково (цех механообработки №8) в качестве устройства для приготовления эталонных СОТС. Система автоматического контроля за приготовлением двухфазных эмульсий на базе ЭГПИД рекомендована к внедрению на ООО «Балаковские минеральные удобрения», г.Балаково (цех фосфорных удобрений); на ООО «Электросервис», г.Балаково для приготовления топлива к дизельным генераторам автономного питания; на ООО «Коксохим Электромонтаж», г.Москва в качестве системы контроля диэлектрической проницаемости маслонаполненных кабелей; на ЗАО «Здоровье», г.Москва, для производства лекарственных форм о чем свидетельствуют соответствующие акты внедрения. Результаты работы использованы в плановых госбюджетных научно-исследовательских работах, выполненных на кафедре «Управление и информатика в технических системах» Балаковского института техники, технологии и управления СГТУ в 2003-2007 гг. Работа выполнена в соответствии с грантом № 2109р/3991 Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере и грантом Президента Российской Федерации № НШ-2064.2003.8. для ведущих научных школ РФ. Результаты работы также представлены и в настоящий момент доступны на сайте международного семинара «Франко-Российская технологическая сеть и ее возможности для установления Российско-Французского технологического сотрудничества» СГТУ, г. Саратов.

Апробация результатов исследований. Научные результаты работы докладывались и обсуждались на конференциях различного уровня: Международных: VII, VIII «Современные проблемы электрофизики и электрогидродинамики жидкостей» (Санкт-Петербург, 2003, 2006 гг.); VIII, IX «Системный анализ в проектировании и управлении» (Санкт-Петербург, 2004, 2005 гг.); VII «Динамика технологических систем» (Саратов, 2004 г.); Всероссийских: VIII «Современные технологии в машиностроении» (Пенза, 2004 г.); «Технологии Интернет – на службу обществу» (Саратов, 2005г.); VII, VIII «Векторная энергетика в технических, биологических и социальных системах» (Балаково, 2004 – 2007 гг.).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 26 печатных работ, в том числе две в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения и содержит 165 страниц, включая 53 рисунка, 16 таблиц, список использованной литературы из 113 наименований, 10 приложений.

Положения, выносимые на защиту:

1) Система автоматического управления и контроля технологического процесса приготовления двухфазных эмульсий на базе ЭГПИД;

2) Идентификация статических характеристик, конструктивных и режимных параметров ЭГПИД на основе теоретических исследований устройства;

3) Математическая модель динамических процессов ЭГПИД как системы с распределенными параметрами;

4) Метод комплексной оценки устройств для приготовления эмульсий;

5) Результаты экспериментальных исследований ЭГПИД при приготовлении двухфазных эмульсий;

6) Результаты практического использования ЭГПИД как элемента САУ.

ОСНОВНОЕ CОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы, формулируются цель и задачи исследования, научная новизна, практическая ценность, положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен анализ средств и методов автоматизации технологического процесса приготовления эмульсий для машиностроения. В работах Л.В. Худобина, А.П. Бабичева, В.Н. Латышева, Е.М. Булыжева, В.М. Шумячера проведены исследования физико-химических, эксплуатационных свойств СОТС, технологии их приготовления. Сделаны выводы о целесообразности повышения эффективности применения СОТС и создании автоматизированной технологической установки по производству СОТС. Проведен обзор технологий с применением эмульсий. Определены требования, предъявляемые к эмульсиям в различных областях промышленности. Проведена классификация способов приготовления эмульсий, в результате определены достоинства и недостатки существующих методов эмульгирования жидкостей. Отмечена недостаточная изученность электрического метода приготовления эмульсий, разработан комплексный критерий оценки устройств для приготовления эмульсий, выполнена постановка задачи исследований.

Особый интерес в области машиностроения, а именно в процессе металлообработки, представляют СОТС. Оказывая не­посредственное влияние на качество обрабатываемой поверхности, стойкость инструмента и производительность труда, СОТС осуществляют охлаждающее, сма­зочное, моющее, режущее и пластифицирующее действия. Изучая работы исследователей СОТС, определены основные критерии оценки технологической эффективности СОТС при обработке металлов. Определено, что при повышении эффективности обработки металлов основными критериями являются: состав и способ подачи СОТС. Проведены классификации СОТС для технологического процесса обработки металлов и активирующих воздействий на СОТС для увеличения их эффективности, а также изучены технологии приготовления СОТС. Получено, что для повышения эффективности СОТС наиболее перспективным является способ электрической активации путем импульсного высоковольтного разряда в жидкости и увеличении дисперсности СОТС, что позволяет повысить их стабильность, технологическую эффективность, сократить время приготовления СОТС. Существующие на сегодняшний день установки по приготовлению СОТС основаны на механическом, гидродинамическом, ультразвуковом способе эмульгирования.

Процесс приготовления эмульсии включает в себя различные явления, происходящие в жидкости, которые зависят от свойств жидкости и параметров диспергирования. Способы приготовления эмульсий также различны. При разработке классификации способов приготовления эмульсий классификационным признаком является способ воздействия на дисперсную среду. Выявлено четыре основных способа приготовления эмульсии: механический, гидродинамический, электрический и акустический. Электрические методы эмульгирования в настоящее время нахо­дятся в стадии развития и совершенствования. Они имеют ряд оче­видных преимуществ, из которых главное - высокая монодисперс­ность получаемых эмульсий. Все вышеперечисленные методы относятся к промышленным (механический, гидродинамический, ультразвуковой), они позволяют получать эмульсии с концентрацией 1, 5, 10 % и размерами частиц дисперсной фазы от 1 до 10 мкм. Электрическими методами в настоящее время получают эмульсию только в лабораторных условиях, так, например известна работа Н.Н. Фоминой БИТТУ (филиал) СГТУ. Многие физико-химиче­ские свойства эмульсий зависят от размеров частиц и степени дисперсности. Невозможность контроля этих свойств в процессе эмульгирования серьезно тормозит развитие в этой области. Поэтому электрические методы заслуживают серьезного внимания, особенно для исследовательских целей. Эти методы позволяют также получать эмульсии обоих типов с меньшей концентрацией эмульгатора, чем посредством других методов.

Эмульсии применяют в различных областях промышленности, при этом к ним предъявляются различные требования. В машиностроении эмульсии применяют в качестве смазочно-охлаждающих технологических средств, при этом используются водные и масляные СОТС. Основными показателями качества эмульсий являются: устойчивость, дисперсность, концентрация, размер капель, вязкость, поверхностное натяжение, плотность, удельная электропроводность, однородность, температура вспышки, температура застывания и теплота сгорания для водотопливных эмульсий (ВТЭ). На основе статистических исследований проведена обработка результатов влияния каждого фактора при производстве эмульсий на конечный продукт. Выявлено пять основных факторов и разработан авторский критерий оценки устройств для приготовления эмульсий. Для эффективности производства функция оптимума должна стремиться к максимуму, то есть должно выполняться условие.

(1)

При вычислении критерия были введены коэффициенты значимости по каждому показателю. При расчете промежуточных коэффициентов Кi,j коэффициент значимости равен 0,9 (для определяющего показателя), для остальных показателей коэффициент значимости равен 0,05. Комплексный критерий определяется выражением

(2)

где j =1…5 –порядковый номер устройства; К1,j- коэффициент, рассчитанный по диаметру капель; К2,j- коэффициент, рассчитанный по устойчивости эмульсии; К3,j- коэффициент, рассчитанный по производительности; К4,j- коэффициент, рассчитанный по энергопотреблению; К5,j- коэффициент, рассчитанный по стоимости; , ,,,- относительные величины диаметра капель, устойчивости эмульсии, производительности, энергопотребления и стоимости устройств соответственно. В соответствии с целью работы сформулированы задачи исследований.

Во второй главе предложен вариант функциональной схемы технологической установки для автоматизации процесса производства СОТС на базе электрогидравлического преобразователя импульсного действия, как исполнительного элемента САУ. Для обоснования работы ЭГПИД рассмотрены физические основы электрического способа эмульгирования жидкостей и проведены теоретические исследования ЭГПИД.

Все методы эмульгирования, имеющие меха­ническую природу, заключаются в разбивании большого объема жидкости на капли малых размеров с помощью механических, гидро­динамических процессов. Такой же эффект может быть достигнут за счет действия сил электрического поля. При импульсном электрическом разряде в жидкости происходит быстрое выделение энергии в канале разряда. При этом в межэлектродном промежутке образуется парогазовая полость. Радиус, скорость расширения, период пульсации полости представляют практический интерес при исследовании электрогидравлического способа эмульгирования жидкостей, так как каждый последующий электрогидравлический удар может возникнуть только после того, как кавитационная полость от предыдущего разряда успеет захлоп­нуться, что и определяет возможную максимальную частоту разрядов электрогидравлической установки (рис.1). Проведен расчет параметров полости по уравнениям, описывающим поведение полости при приложении электростатического поля. Сделан вывод о зависимости параметров парогазовой полости от энергии, накопленной в конденсаторной батарее, а, следовательно, от параметров разрядного контура. Выявлено, что для улучшения процесса эмульгирования жидкостей следует увеличивать радиус полости, этого можно добиться согласно (3), прежде всего, при увеличении энергии пульсации полости Еп, что подразумевает увеличение напряжения на конденсаторах U и емкости конденсаторов С.

(3)

где Еп –энергия пульсации полости, Дж; р0- гидростатическое давление в жидкости, Па.

Построены зависимости изменения радиуса полости в течение периода ее пульсации (рис.2), зависимость скорости изменения радиуса полости от времени пульсации (рис.3) и зависимости для скорости и давления в полости, от времени пульсации полости на расстоянии 10 см от нее (рис.4,5). Устойчивое состояние эмульсий является граничным при диспергировании жидкостей, проведен анализ процесса коагуляции эмульсий, приготовленных в ЭГПИД, и дана оценка динамики коагуляции. Устойчивость эмульсий, приготовленных в технологической установке на базе ЭГПИД по расчетным значениям, составляет 116 суток.

Рис.2.Изменение радиуса полости в течение периода пульсации	Рис.3.Скорость изменения радиуса полости на начальном этапе расширения полости
Рис.4. Изменение давления в полости, от времени пульсации полости	Рис.5. Изменение скорости жидкости, окружающей полость, от времени пульсации полости

Также проведено построение математической модели ЭГПИД на основе системы уравнений, описывающей гидродинамические явления в жидкости в электростатическом поле и зависимости давления в жидкости от параметров парогазовой полости, образованной в результате импульсного воздействия на жидкость. Зависимость давления в жидкости при импульсном воздействии получена в результате решения уравнения Бернулли с учетом уравнений для описания поведения парогазовой полости. Решение для скорости в жидкости получено в результате решения уравнения Навье-Стокса. Уравнение решалось для покоящейся жидкости. За начало отсчета принимался момент установления поля, в промежутке после подачи потенциала на электрод. Также принималась неизменность электродного потенциала 0 = const. Получена математическая модель ЭГПИД (4),(5), отражающая зависимость скорости V(U) и давления P(U) жидкости в кювете ЭГПИД от величины напряжения, приложенного к электродам.

P(U) = (4)

(5)

где С - емкость разрядного контура, Ф; p0 - гидростатическое давление, Па; р - КПД разрядного контура; - кинематическая вязкость жидкости, м2/с; С1- постоянная интегрирования Па/м3; - плотность жидкости, кг/м3; S - площадь электродов, м2.

Расчет динамической характеристики проводился при помощи теории систем с распределенными параметрами в цилиндрических координатах. Уравнение зависимости скорости в жидкости при приложении электростатического поля имеет вид:

(6)

где - скорость в жидкости при приложении поля, м/с; - напряжение, В; r –цилиндрическая координата. Начальные условия, определяющие скорость возмущения жидкости в начальный момент времени:Q0(r,0) =Q0 (r); Q0(r,0)=0.Граничные условия 0 r 0, t 0, а0. Для данного уравнения из известных функций Грина, континуальной передаточной и стандартизирующей функции, по методике расчета систем с распределенными параметрами получена интегральная передаточная функция, по ней построена ЛАЧХ, аппроксимация которой позволила получить передаточную функцию устройства (7), которая для центральной точки кюветы ЭГПИД (0.0035; 0.0035; 0.08) имеет вид:

(7)

По уравнениям (4),(5) получены зависимости давления и скорости жидкости в кювете ЭГПИД от напряжения на электродах (рис.6,7). Уравнения (4),(5) являются конструктивными для расчета давления и скорости течения жидкости при создании в МЭП электростатического поля и образования парогазовой полости.

Рис.6. Расчетная статическая характеристика ЭГПИД по давлению: 1 –С=0,368 мкФ; 2-С=1 мкФ; 3-С=2 мкФ; 4-С=3 мкФ; 5-С=4 мкФ	Рис.7. Расчетная статическая характеристика ЭГПИД по скорости

Проведено обоснование и моделирование различных систем электродов для ЭГПИД в программе Elcut, позволяющее оценивать значения полей в виде картины поля, построения графиков и табличных значений вдоль контура, локальных значений. В результате исследований определены конструктивные параметры устройства, получена передаточная функция, которая в дальнейшем необходима при синтезе САУ автоматизированной технологической установки на базе ЭГПИД.

В третьей главе приведены результаты экспериментальных исследований ЭГПИД. Для их проведения разработана и изготовлена технологическая установка. Конструкция кюветы экспериментального образца (рис.8) имеет форму параллелепипеда с радиально закругленными ребрами, выполнена из капролона. С целью многократного использования емкости в корпус и крышку вворачиваются металлические втулки. Емкость стягивается винтами. Сливная и заливная горловина, а также отверстия электродов герметизируются уплотнительными кольцами, изготовленными из листовой маслостойкой резины. Исполнительная часть технологической установки для экспериментальных исследований приведена на рис.9.

Проведены экспериментальные исследования по приготовлению эмульсий (модельных смесей) при изменении емкости конденсаторной батареи и числа импульсов в ЭГПИД. Исследовались характеристики эмульсий (рис.10) по: диаметру капель; стабильности эмульсий; межфазному натяжению; числу капель дисперсной фазы в эмульсии. В качестве рабочей (дисперсной) среды использовалась техническая вода, в качестве дисперсной фазы использовались жидкости: керосин, индустриальное масло И-20, И-30, мазут, в качестве ПАВ использовался спирт; жидкости смешивались в различных пропорциях. Рабочее напряжение 6-12 кВ, количество подаваемых импульсов 1-50 (в зависимости от кюветы и требований эксперимента). Для измерения диаметров капель использовался микроскоп с увеличением 200-900 раз и цифровой фотоаппарат фирмы Canon. Число капель ДФ эмульсии определялось по формуле

(8)

где N - число капель дисперсной фазы (ДФ) в эмульсии; V – объем приготовленной смеси, 20*10-6м3; Vi – объем исследуемого образца, м3; r- радиус исследуемого образца; ni – число капель ДФ в образце.

Проведены исследования межфазного поверхностного натяжения для всех эмульсий, приготовленных в ЭГПИД. Оно изменяется в зависимости от типа смешиваемых компонент от 4,9 до 40 мН/м. Время жизни эмульсий также различно и зависит от многих факторов, при этом изменяется от 5 до 100 суток.

Для обоснования режимных параметров ЭГПИД использовался метод планирования эксперимента. В качестве факторов варьирования взяты: емкость конденсаторной батареи, число импульсов в кювете, процентное соотношение смешиваемых компонентов, напряжение разрядного контура и межэлектродное расстояние. Было доказано, что для получения стабильной монодисперсной высококонцентрированной эмульсии необходимо увеличивать число разрядов в кювете, емкость конденсаторной батареи и процентное соотношение жидкостей.

Рис. 10. Экспериментальное исследование диаметра капель эмульсий

Также получены экспериментальные статические и динамические характеристики (рис.11,12), отражающие зависимость давления в жидкости при изменении напряжения разрядного контура и изменении давления жидкости во времени. Переходная функция построена для трех импульсов в ЭГПИД. По экспериментальной переходной характеристике идентифицирована передаточная функция ЭГПИД по давлению (9). Исследования в данной главе показывают, что расхождение между теоретическими и экспериментальными исследованиями составляют 19%.

(9)

Рис. 11.Экспериментальная статическая характеристика ЭГПИД	Рис.12. Экспериментальная переходная характеристика ЭГПИД

В четвертой главе синтезирована и рассчитана САУ контроля процесса приготовления эмульсий автоматизированной технологической установки на базе ЭГПИД (рис.13). Рассмотрены вопросы практического использования ЭГПИД.

САУ позволяет осуществлять приготовление эмульсий из плохо смешиваемых жидкостей при помощи высоковольтного разряда, а также позволяет осуществить автоматическую дозировку смешиваемых жидкостей и дает возможность получать эмульсию любого требуемого состава. МБУ (рис.14) входящий в состав САУ, осуществляет контроль и управление напряжением в кювете ЭГПИД, работой шаговых двигателей, клапанов и насоса.

Рис.13.САУприготовления эмульсий на базе ЭГПИД:

МК-микроконтроллер; ШД -шаговый двигатель; Р -редуктор; Ц- цилиндр; КЛ- клапан; К- кювета ЭГПИД; АЧ – анализатор частиц

Рис.14.Микропроцессорный блок управления (МБУ)

Предложены варианты использования ЭГПИД в различных САУ приготовлением эмульсий, и в частности для приготовления эталонных СОТС для обработки металлов. Рассчитанный экономический эффект от внедрения автоматизированной технологической установки в производственный процесс приготовления СОТС составляет 176234 руб. Срок окупаемости составляет 0,2 года.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Технологии приготовления СОТС основаны на механическом перемешивании компонент, что значительно увеличивает время приготовления СОТС, снижает физико-химические и эксплуатационные характеристики СОТС. Для повышения эффективности СОТС при обработке металлов перспективным является создание автоматизированной технологической установки для приготовления эффективных СОТС путем электрической активации точной концентрации смешиваемых компонентов.

2. Новизна предложенного способа приготовления и одновременной активации СОТС при помощи импульсного высоковольтного разряда в жидкости способствует повышению эффективности, экологичности, уменьшению времени приготовления СОТС.

3.Предложен вариант классификации способов приготовления эмульсий по конструктивному признаку исполнительных устройств. Показано, что известные устройства для приготовления эмульсий, осуществляющие электрический способ эмульгирования жидкостей, работающие на любых типах рабочих жидкостей и использующие в процессе приготовления высокое напряжение, практически не представлены на промышленном и научном рынках.

4. Теоретический анализ физических процессов в жидкости при приложении к ней электростатического поля позволил выяснить основные закономерности и получить расчетные соотношения, позволяющие определить параметры ЭГПИД. Получены аналитические выражения для определения статических и динамической характеристики ЭГПИД, которые в дальнейшем используются при синтезе САУ на базе ЭГПИД.

5. Разработаны экспериментальные образцы ЭГПИД. Проведены экспериментальные исследования эмульсий, приготовленных в ЭГПИД, и дана оценка их параметров. Диаметр капель эмульсий изменяется в пределах от 0,2-10 мкм, смеси могут находиться в устойчивом состоянии до 116 суток без применения ПАВ. Проведены экспериментальные исследования и статических и динамических характеристик электрогидравлического преобразователя импульсного действия. Получено количественное и качественное подтверждение основных теоретических предпосылок и выводов.

6. Синтезирована и рассчитана система автоматического управления автоматизированной технологической установки на базе ЭГПИД. Коррекция системы позволила сократить время приготовления эмульсий до 34 с, что увеличило производительность в 2 раза. Произведена оценка возможных областей использования устройства. Экономический эффект от внедрения автоматизированной технологической установки составляет 176234 руб.

Публикации по теме диссертационной работы

Основные результаты работы изложены в 11 печатных работах (из общего количества 26 публикаций).

В журналах, рекомендованных ВАК:

1. Ефремова Т.А. Разработка системы автоматического управления приготовлением двухфазных эмульсий на базе электрогидравлического преобразователя взрывного действия для технологического оборудования /Т.А. Ефремова // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2008. Вып.1. С.40-46.

2. Ефремова Т.А. Экспериментальное исследование электрогидравлического преобразователя при изготовлении эмульсий/ Т.А. Ефремова, В.В.Власов, А.В. Власов // СТИН. 2006. №11. С.26-29.

В других изданиях:

3. Ефремова Т.А. Постановка задачи взрывного электрогидравлического эмульгатора / Т.А. Ефремова, В.В. Власов, А.В. Власов // Современные проблемы электрофизики и электрогидродинамики жидкостей: сб. докл. VII Междунар. науч. конф. / СПбГУ, Ин-т механики МГУ, СПбГТУ [и др.]. СПб., 2003. С.64-66.

4. Ефремова Т.А. Электрогидравлический преобразователь взрывного действия / Т.А.Ефремова, В.В. Власов // Системный анализ в проектировании и управлении: сб. тр. VIII Междунар. науч.-практ. конф.: в 2 ч. / СПбПУ. СПб., 2004. Ч.2. С.233-236.

5. Ефремова Т.А. Определение размера капель эмульсий, приготовленных в электрогидравлическом преобразователе взрывного действия / Т.А.Ефремова, А.В.Власов // Системный анализ в проектировании и управлении: сб. тр. IX Междунар. науч.-практ. конф. / СПбПУ. СПб., 2005. С.463-466.

6. Ефремова Т.А. Теоретические исследования статической характеристики ЭГПВД / Т.А.Ефремова // Современные проблемы электрофизики и электрогидродинамики жидкостей: сб. докл. VIII Междунар. науч. конф. / СПбГУ, Ин-т механики МГУ. СПб., 2006. С.276-280.

7. Ефремова Т.А. Экспериментальные исследования электрогидравлического преобразователя взрывного действия / Т.А.Ефремова, В.В. Власов, А.В.Власов // Динамика технологических систем : сб. тр. 7-й Междунар. науч.-техн. конф. Саратов: СГТУ, 2004. С. 61-64.

8. Ефремова Т.А. Расчет поверхностного натяжения для эмульсий, приготовленных в электрогидравлическом преобразователе взрывного действия /Т.А.Ефремова, А.В. Власов, В.В.Власов // Автоматизация и управление в машино- и приборостроении: сб. науч. тр. Саратов: СГТУ, 2006. С.55-60.

9. Ефремова Т.А. Экспериментальные исследования электрогидравлического преобразователя взрывного действия для приготовления эмульсий различного типа / Т.А.Ефремова, В.В.Власов // Современные технологии в машиностроении : сб. ст. VIII Всерос. науч.-практ. конф. Пенза: Пенз. гос. ун-т, 2004. С. 132-134.

10. Ефремова Т.А. Классификация способов приготовления эмульсий / Т.А.Ефремова, А.В. Власов, В.В.Власов // Автоматизация и управление в машиностроении и приборостроении: сб. науч. тр. Саратов: СГТУ, 2005. С.46-51.

11. Ефремова Т.А. Экспериментальные исследования влияния емкости конденсаторной батареи на характеристики эмульсий, приготовленных в ЭГПВД / Т.А.Ефремова // Проблемы прочности, надежности и эффективности: сб. науч. тр., посвящ. 50-летию БИТТУ (филиала) СГТУ. Саратов: СГТУ, 2007. С.86-90.

ЕФРЕМОВА Татьяна Александровна

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЭМУЛЬСИЙ

НА БАЗЕ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

ИМПУЛЬСНОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО

ОБОРУДОВАНИЯ

Автореферат

Корректор О.А. Панина

Подписано в печать Бум. офсет. Тираж 100 экз.	21.05.08 Усл. печ. л. 1,0 Заказ 138	Формат 60х84 1/16 Уч.-изд. л. 1,0 Бесплатно
Саратовский государственный технический университет 410054 г. Саратов, ул. Политехническая, 77 Отпечатано в РИЦ СГТУ. 410054 г. Саратов, ул. Политехническая, 77