- •251100,251200, 320702 Всех форм обучения
- •1 Задания на курсовую работу
- •2 Общие указания по выполнению работы
- •3 Требования к структуре и содержанию пояснительной записки курсовой работы
- •4 Основные требования к оформлению пояснительной записки
- •5 Вопросы для подготовки к защите курсовой работы
- •Содержание
- •Список использованных источников
1 Задания на курсовую работу
Условие задачи. Разработать оптимальный режим процесса получения максимального выхода химического вещества С (А+В→С). В качестве факторов, влияющих на процесс, взять следующие:
Х1 – продолжительность процесса, (час);
Х2 – давление, (атм);
Х3 – концентрация катализатора, (%);
Х4 – температура процесса, (˚С).
Значения факторов и интервалов варьирования в натуральном виде представлены в таблице 1.
Таблица 1. Значения факторов и интервалов варьирования
|
Факторы |
Х1 |
Х2 |
Х3 |
Х4 |
|
Центральный уровень (хц) |
1.8 |
1.0 |
15 |
50 |
|
Интервал варьирования (λi) |
0.8 |
0.5 |
10 |
20 |
Для получения математической модели процесса следует взять центральный композиционный ортогональный план второго порядка. Количество опытов в центре плана (no) принять равным 1, значение звездного плеча () для четырехфакторного плана второго порядка и n0=1 принимается равным 1,41 , значение 2 принять равным 2.
Часть исходной матрицы планирования эксперимента (ядро плана) в кодированном виде приведена в таблице 2.
Для расчета дисперсии воспроизводимости дополнительно в центре плана проведено несколько параллельных опытов. Данные для каждого варианта приведены в таблице 3.
Средние значения параметра оптимизации (Yi) для каждого варианта представлены в таблице 4.
Факторы, по которым следует проводить исследование поверхности отклика и оптимизацию технологического процесса, для каждого варианта представлены в таблице 5.
Таблица 2. Матрица планирования эксперимента
|
№ опыта |
х0 |
х1 |
х2 |
х3 |
х4 |
|
1 |
+1 |
-1 |
-1 |
-1 |
-1 |
|
2 |
+1 |
+1 |
-1 |
-1 |
-1 |
|
3 |
+1 |
-1 |
+1 |
-1 |
-1 |
|
4 |
+1 |
+1 |
+1 |
-1 |
-1 |
|
5 |
+1 |
-1 |
-1 |
+1 |
-1 |
|
6 |
+1 |
+1 |
-1 |
+1 |
-1 |
|
7 |
+1 |
-1 |
+1 |
+1 |
-1 |
|
8 |
+1 |
+1 |
+1 |
+1 |
-1 |
|
9 |
+1 |
-1 |
-1 |
-1 |
+1 |
|
10 |
+1 |
+1 |
-1 |
-1 |
+1 |
|
11 |
+1 |
-1 |
+1 |
-1 |
+1 |
|
12 |
+1 |
+1 |
+1 |
-1 |
+1 |
|
13 |
+1 |
-1 |
-1 |
+1 |
+1 |
|
14 |
+1 |
+1 |
-1 |
+1 |
+1 |
|
15 |
+1 |
-1 |
+1 |
+1 |
+1 |
|
16 |
+1 |
+1 |
+1 |
+1 |
+1 |
|
17 |
+1 |
-1.41 |
0 |
0 |
0 |
|
18 |
+1 |
+1.41 |
0 |
0 |
0 |
|
19 |
+1 |
0 |
-1.41 |
0 |
0 |
|
20 |
+1 |
0 |
+1.41 |
0 |
0 |
|
21 |
+1 |
0 |
0 |
-1.41 |
0 |
|
22 |
+1 |
0 |
0 |
+1.41 |
0 |
|
23 |
+1 |
0 |
0 |
0 |
-1.41 |
|
24 |
+1 |
0 |
0 |
0 |
+1.41 |
|
25 |
+1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Таблица 3 - Значения параметров оптимизации (У) для вычисления дисперсии воспроизводимости
|
№ опыта |
у1 |
у2 |
у3 |
у4 |
у5 |
у6 |
у7 |
у8 |
у9 |
|
1 |
37.0 |
55.6 |
8.4 |
18.9 |
53.0 |
84.00 |
46.0 |
12.0 |
26.55 |
|
2 |
37.6 |
60.0 |
8.3 |
20.0 |
54.5 |
90.00 |
46.3 |
12.7 |
28.00 |
|
3 |
38.3 |
66.5 |
8.2 |
21.0 |
56.7 |
91.50 |
47.2 |
12.5 |
29.20 |
|
4 |
36.0 |
52.5 |
8.5 |
19.5 |
54.5 |
81.79 |
47.3 |
11.6 |
26.45 |
|
5 |
35.0 |
50.2 |
9.0 |
18.5 |
- |
- |
45.5 |
- |
- |
|
6 |
- |
- |
9.4 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Продолжение таблицы 3.
|
№ опыта |
у10 |
у11 |
у12 |
у13 |
у14 |
у15 |
у16 |
у17 |
|
1 |
10.2 |
61.8 |
75.3 |
80.96 |
5.20 |
51.8 |
79.30 |
47.0 |
|
2 |
10.5 |
64.5 |
80.3 |
83.35 |
6.00 |
53.7 |
81.70 |
47.6 |
|
3 |
11.5 |
65.7 |
85.0 |
84.00 |
5.90 |
55.9 |
84.30 |
48.3 |
|
4 |
10.3 |
57.5 |
82.6 |
80.00 |
4.91 |
47.2 |
81.25 |
46.0 |
|
5 |
10.1 |
56.5 |
75.9 |
- |
- |
46.3 |
- |
45.0 |
|
6 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Продолжение таблицы 3.
|
№ опыта |
у18 |
у19 |
у20 |
у21 |
у22 |
у23 |
у24 |
у25 |
|
1 |
50.6 |
18.4 |
84.00 |
10.2 |
51.8 |
50.6 |
8.4 |
61.8 |
|
2 |
55.0 |
19.0 |
90.00 |
10.5 |
53.7 |
55.0 |
8.3 |
64.5 |
|
3 |
61.5 |
18.0 |
91.50 |
11.5 |
55.9 |
61.5 |
8.2 |
65.7 |
|
4 |
47.5 |
19.6 |
81.79 |
10.3 |
47.2 |
47.5 |
8.5 |
57.5 |
|
5 |
45.2 |
17.5 |
- |
10.1 |
46.3 |
45.2 |
9.0 |
56.5 |
|
6 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
9.4 |
- |
Таблица 4.Средние значения параметров оптимизации
|
№ опыта |
Значения параметров оптимизации У для следующих вариантов |
|||||||||||
|
у1 |
у2 |
у3 |
у4 |
у5 |
у6 |
у7 |
у8 |
у9 |
у10 |
у11 |
у12 |
|
|
1 |
44 |
55.6 |
5.2 |
18.1 |
77.0 |
85 |
51 |
11.00 |
20.45 |
9.30 |
47.6 |
54.1 |
|
2 |
42 |
56.6 |
7.0 |
15.5 |
55.0 |
42 |
56 |
8.80 |
29.47 |
6.80 |
68.6 |
73.0 |
|
3 |
40 |
52.8 |
7.5 |
16.0 |
54.0 |
55 |
58 |
11.60 |
22.34 |
7.50 |
51.8 |
56.3 |
|
4 |
45 |
56.9 |
9.5 |
11.5 |
33.5 |
30 |
61 |
7.80 |
39.11 |
6.30 |
91.0 |
83.0 |
|
5 |
56 |
90.2 |
2.2 |
12.5 |
90.0 |
75 |
47 |
11.50 |
21.60 |
6.40 |
49.6 |
69.5 |
|
6 |
49 |
83.3 |
3.0 |
15.0 |
80.0 |
63 |
53 |
7.40 |
33.00 |
7.20 |
76.8 |
73.7 |
|
7 |
54 |
93.3 |
4.0 |
14.5 |
71.0 |
65 |
57 |
8.50 |
39.80 |
7.00 |
93.0 |
61.7 |
|
8 |
56 |
77.2 |
5.2 |
12.0 |
50.0 |
38 |
62 |
7.10 |
40.10 |
5.30 |
94.8 |
89.9 |
|
9 |
09 |
46.7 |
8.8 |
15.8 |
47.0 |
68 |
39 |
10.50 |
12.70 |
9.10 |
29.6 |
59.7 |
|
10 |
11 |
64.7 |
16.2 |
17.5 |
36.0 |
73 |
42 |
10.00 |
21.80 |
11.00 |
66.0 |
66.3 |
|
11 |
14 |
50.8 |
12.8 |
18.5 |
42.0 |
85 |
46 |
13.00 |
14.78 |
11.80 |
34.4 |
54.9 |
|
12 |
13 |
85.0 |
20.0 |
16.5 |
27.5 |
42 |
43 |
10.20 |
31.80 |
10.50 |
74.5 |
73.7 |
|
13 |
23 |
55.6 |
4.2 |
12.5 |
65.0 |
63 |
38 |
12.03 |
17.17 |
8.00 |
40.0 |
59.5 |
|
14 |
28 |
60.3 |
8.5 |
17.0 |
54.0 |
78 |
41 |
8.60 |
31.50 |
10.30 |
74.1 |
79.1 |
|
15 |
28 |
44.9 |
8.0 |
18.0 |
56.0 |
85 |
44 |
11.80 |
22.50 |
11.50 |
52.0 |
62.7 |
|
16 |
30 |
74.4 |
12.5 |
16.5 |
39.0 |
73 |
42 |
10.90 |
37.30 |
10.60 |
86.9 |
86.9 |
|
17 |
36 |
50.0 |
4.8 |
18.2 |
7305 |
87 |
45 |
13.00 |
17.90 |
10.70 |
41.7 |
56.9 |
|
18 |
37 |
72.2 |
9.0 |
17.5 |
44.0 |
67 |
49 |
9.80 |
41.00 |
8.50 |
95.4 |
97.3 |
|
19 |
35 |
47.2 |
5.5 |
18.7 |
67.5 |
89 |
48 |
11.60 |
18.80 |
10.10 |
42.4 |
70.9 |
|
20 |
38 |
55.6 |
11.6 |
17.6 |
40.0 |
58 |
51 |
12.50 |
30.10 |
8.6 |
70.0 |
86.8 |
|
21 |
25 |
62.5 |
11.5 |
19.5 |
42.0 |
75 |
50 |
11.80 |
24.90 |
11.30 |
58.0 |
76.5 |
|
22 |
45 |
55.6 |
6.0 |
17.2 |
61.5 |
70 |
47 |
10.70 |
35.00 |
9.00 |
77.6 |
89.2 |
|
23 |
54 |
73.9 |
3.8 |
12.3 |
59.0 |
40 |
58 |
7.50 |
23.10 |
4.80 |
52.3 |
75.8 |
|
24 |
11 |
61.7 |
12.5 |
17.8 |
39.0 |
74 |
37 |
11.50 |
19.60 |
10.80 |
45.6 |
75.9 |
|
25 |
37 |
55.6 |
8.4 |
18.9 |
53.0 |
84 |
46 |
12.00 |
26.55 |
10.20 |
61.8 |
75.3 |
Продолжение таблицы 4
|
№ опыта |
Значения параметров оптимизации У для следующих вариантов |
||||||||||||
|
у13 |
у14 |
у15 |
у16 |
у17 |
у18 |
у19 |
у20 |
у21 |
у22 |
у23 |
у24 |
у25 |
|
|
1 |
66.56 |
4.6 |
37.6 |
66.7 |
58 |
50.6 |
17.2 |
85 |
9.3 |
37.6 |
50.6 |
5.2 |
47.6 |
|
2 |
78.77 |
5.9 |
58.6 |
85.6 |
56 |
51.7 |
18.0 |
42 |
6.8 |
58.6 |
51.7 |
7.0 |
68.6 |
|
3 |
76.77 |
4.7 |
41.6 |
62.5 |
54 |
47.8 |
17.5 |
55 |
7.5 |
41.6 |
47.8 |
7.5 |
51.8 |
|
4 |
81.51 |
8.1 |
81.0 |
75.6 |
59 |
51.9 |
19.5 |
30 |
6.3 |
81.0 |
51.9 |
9.5 |
91.0 |
|
5 |
73.90 |
4.3 |
39.6 |
71.0 |
66 |
88.2 |
12.2 |
75 |
6.4 |
39.6 |
88.2 |
2.2 |
49.6 |
|
6 |
86.90 |
8.5 |
66.8 |
80.4 |
59 |
81.3 |
13.0 |
63 |
7.2 |
66.8 |
81.3 |
3.0 |
76.8 |
|
7 |
63.66 |
8.8 |
83.0 |
7507 |
64 |
91.3 |
4.0 |
65 |
7.0 |
83.0 |
91.3 |
4.0 |
93.0 |
|
8 |
98.50 |
8.5 |
84.8 |
83.8 |
66 |
75.3 |
15.2 |
38 |
5.3 |
84.8 |
75.3 |
5.2 |
94.8 |
|
9 |
68.96 |
2.0 |
19.6 |
78.2 |
19 |
44.7 |
23.8 |
68 |
9.1 |
19.6 |
44.7 |
8.8 |
29.6 |
|
10 |
78.08 |
6.1 |
56.0 |
79.1 |
21 |
62.7 |
24.0 |
73 |
11.0 |
56.0 |
62.7 |
16.20 |
66.0 |
|
11 |
69.05 |
2.4 |
24.4 |
74.9 |
24 |
48.8 |
22.8 |
85 |
11.8 |
24.4 |
48.8 |
12.80 |
34.4 |
|
12 |
76.30 |
6.8 |
64.5 |
85.2 |
23 |
83.0 |
28.0 |
42 |
10.5 |
64.5 |
83.0 |
20.00 |
74.5 |
|
13 |
67.75 |
3.0 |
30.0 |
74.2 |
30 |
50.6 |
19.5 |
63 |
8.0 |
30.0 |
50.6 |
4.2 |
40.0 |
|
14 |
90.00 |
6.9 |
64.1 |
86.8 |
35 |
55.3 |
18.5 |
78 |
10.3 |
64.1 |
55.3 |
8.5 |
74.1 |
|
15 |
74.52 |
4.2 |
42.0 |
80.3 |
35 |
39.5 |
18.0 |
85 |
11.5 |
42.0 |
39.5 |
8.0 |
52.0 |
|
16 |
93.40 |
8.5 |
77.0 |
88.7 |
37 |
69.4 |
22.5 |
73 |
10.6 |
77.0 |
69.4 |
12.50 |
86.9 |
|
17 |
64.64 |
3.2 |
31.7 |
70.7 |
46 |
45.0 |
14.8 |
87 |
10.7 |
31.7 |
45.0 |
4.8 |
41.7 |
|
18 |
86.92 |
8.5 |
85.4 |
80.8 |
47 |
67.2 |
19.0 |
67 |
8.5 |
85.4 |
67.2 |
9.0 |
95.4 |
|
19 |
75.41 |
3.2 |
32.4 |
80.1 |
45 |
42.2 |
18.0 |
89 |
10.1 |
32.4 |
42.2 |
5.5 |
42.4 |
|
20 |
86.93 |
6.0 |
60.0 |
81.1 |
48 |
50.6 |
22.6 |
58 |
8.6 |
60.0 |
50.6 |
11.60 |
70.0 |
|
21 |
73.29 |
4.8 |
48.0 |
57.5 |
35 |
57.5 |
21.5 |
75 |
11.3 |
48.0 |
57.5 |
11.50 |
58.0 |
|
22 |
90.00 |
6.8 |
67.6 |
81.4 |
55 |
50.6 |
16.0 |
70 |
9.0 |
67.6 |
50.6 |
6.0 |
77.6 |
|
23 |
76.03 |
4.3 |
42.6 |
60.6 |
64 |
73.9 |
13.8 |
40 |
4.8 |
42.6 |
73.9 |
3.8 |
52.3 |
|
24 |
75.48 |
3.6 |
35.6 |
85.5 |
21 |
61.7 |
22.5 |
74 |
10.8 |
35.6 |
61.7 |
12.50 |
45.6 |
|
25 |
80.96 |
5.2 |
51.8 |
79.3 |
47 |
50.6 |
18.4 |
84 |
10.2 |
51.8 |
50.6 |
8.4 |
61.8 |
Таблица 5 Факторы для исследования поверхности отклика и оптимизации
|
№ вари анта |
Факто ры |
№ вари анта |
Факторы |
№ вари анта |
Факторы |
№ варианта |
Факторы |
№ варианта |
Факторы |
|
1 |
х3,х4 |
6 |
х2,х4 |
11 |
х1,х4 |
16 |
х2,х3 |
21 |
х1,х2 |
|
2 |
х3,х4 |
7 |
х1,х2 |
12 |
х1,х2 |
17 |
х3,х4 |
22 |
х2,х3 |
|
3 |
х1,х3 |
8 |
х2,х4 |
13 |
х1,х3 |
18 |
х1,х4 |
23 |
х3,х4 |
|
4 |
х2,х4 |
9 |
х1,х4 |
14 |
х1,х4 |
19 |
х1,х2 |
24 |
х3,х4 |
|
5 |
х1,х4 |
10 |
х2,х4 |
15 |
х1,х4 |
20 |
х1,х4 |
25 |
х2,х3 |
В работе необходимо:
1) Достроить матрицу планирования эксперимента, представленную в таблице 2, до матрицы центрального композиционного ортогонального плана второго порядка;
2) Вычислить методом наименьших квадратов коэффициенты уравнения регрессии (bi);
3) Произвести регрессионный анализ полученной математической модели:
- рассчитать дисперсию воспроизводимости по экспериментальным данным, приведенным в таблице 3;
- проверить значимость коэффициентов уравнения регрессии;
- проверить адекватность полученной математической модели процесса;
4) Провести интерпретацию результатов математического моделирования процесса;
5) Описать принятие решений для дальнейшей работы;
6) Провести исследование поверхности отклика второго порядка;
7) Разработать оптимальный режим технологического процесса методами движения вдоль канонических осей и «Ридж - анализа».
8) Из трех полученных оптимальных режимов, руководствуясь экономическими и технологическими соображениями, выбрать наиболее эффективный для данного процесса режим. Дать подробную мотивировку выбора режима.