2.1. Лабораторная работа
Расчет мощности диссипации механической энергии
в межвалковом зазоре (симметричный процесс)
Цель лабораторных работ.
Ознакомление с методикой расчета мощности диссипации механической энергии в межвалковом зазоре (симметричный процесс).
Программное обеспечение:
1. MS-DOS QBasic Copyright <C> Microsoft Corporation.
2. Программы расчета мощности диссипации.
Последовательность выполнения работы.
1. Изучение теоретической части практикума.
2. Получение исходных данных у преподавателя.
3. Открытие и запуск программ на ЭВМ, ввод исходных данных и получение расчетных значений.
4. Составление отчета.
5. Ответ на контрольные вопросы.
Получаемые результаты.
Параметры мощности диссипации.
Содержание отчета.
Титульный лист, теоретическая часть (очень краткое изложение представленного материала), практическая часть (исходные данные, рассчитанные значения), выводы.
Мощность диссипации механической энергии в межвалковом зазоре рассчитывается по уравнению
,
(2.1)
,
(2.2)
(2.3)
Определенный интеграл в уравнении рассчитывается по методу Симпсона:
(2.4)
где
Представим уравнение (2.4) в виде
(2.5)
Введем обозначение
S1 = fQ (o) + fQ (2m); (2.6)
S2 = [ fQ (1) + fQ (3) + fQ (5) + … + fQ (2m-1)]; (2.7)
S3 = [ fQ (2) + fQ (4) + … + fQ (2m-2)]; (2.8)
SQ = SQ1 + 4SQ2 + 2SQ3 . (2.9)
Тогда значение интеграла определится по формуле
(2.10)
а мощность диссипации выразится уравнением
(2.11)
Структурная схема алгоритма расчета мощности диссипации механической энергии представлена на рис. 2.1.
Блок 1. Вводятся исходные данные: радиус и длина рабочей части валков RB и L, скорость валков UB , координаты входа и выхода полимера из межвалкового зазора Н и ; коэффициент консистентности k0, температурный коэффициент , температура Т0 и показатель степени реологического уравнения n, минимальная ширина межвалкового зазора 2Н0, число отрезков m разбиения интервала [ -, Н] для расчета определенного интеграла. Причем значения RB, L, UB , Т0 и Н0 вводятся вручную с клавиатуры.
Блок 2. Вывод на печать введенных данных (RB, L, UB , Т0 и Н0 ).
Блок 3. Рассчитывается коэффициент АQ по уравнению (2.3). Шаг по оси - , задаются начальные значения суммы S2 и S3.
Блок 4. Задается описание подынтегральной функции fQ () по уравнению 2.2.
Блок 5. Открывается цикл расчета значений подынтегральной функции при различных значениях переменной .
Блок 6. Рассчитывается текущее значение i.
Блок 7. Определяется значение подынтегральной функции при этом значении i.
Блок 8. Суммируются первое и последнее значение подынтегральной функции в граничных точках интервала при = - и = Н по уравнению 2.6.
Блоки 9 –10. Рассчитывается сумма S2 по уравнению 2.7.
Блоки 11 –12. Рассчитывается сумма S3 по уравнению 2.8.
Блок 13. Рассчитывается полная сумма SQ по уравнению 2.9.
Блок 14. Рассчитывается значение мощности диссипации по уравнению 2.11.
Блок 15. Выполняется распечатка значения мощности диссипации механической энергии.
Программа расчета мощности диссипации механической энергии в межвалковом зазоре (симметричный процесс) приведена ниже.
5 CLS
10 PRINT "Мощность диссипации в межвалковом зазоре"
11 INPUT "Введите радиус валка Rb = ", Rb
12 INPUT " Введите длину валка L = ", L
13 INPUT " Введите скорость валков Ub = ", Ub
14 INPUT " Введите температуру T0 = ", T0
15 INPUT " Введите зазор H0 = ", H0
16 LPRINT "Радиус валка Rb = "; Rb
17 LPRINT "Длина валка L = "; L
18 LPRINT "Скорость валка Ub = "; Ub
19 LPRINT "Температура T0 = "; T0
20 LPRINT "Зазор НО = "; H0
21 DATA 3.47, -.40, .245, 1.3E5, 27.0, 155, .050
30 READ RN, LA, N, K0, BE, TS, X
40 AM = 2 * L * K0 * EXP(-BE * (TS - T0) / (T0 + 273)) * SQR(2 * Rb * H0) * Ub ^ (N + 1) / H0 ^ N * (((1 + 2 * N) / N) ^ N): F = 0: RO = LA
50 S = (ABS(RO ^ 2 - LA ^ 2) ^ (1 + N)) / ((1 + RO ^ 2) ^ (1 + 2 * N))
60 I = S * X: F = F + 1: IF RO <= RN THEN RO = RO + X: GOTO 50
65 PRINT " "
70 M = AM * F: LPRINT "Мощность M ="; M; "BT"
80 END
Контрольные вопросы.
1. Что такое мощность диссипации?
2. Значение этого параметра в переработке.
3. Какая методика расчета используется для расчета по математической модели.
4. Основные правила построения алгоритма программы.
5. Какая среда программирования используется в работе.
6. Основные отличия симметричного и несимметричного процессов.
7. Влияние разности скоростей на процесс переработки.
8. Обоснование полученных результатов. Вводы по работе.