24Металлургические технологии.

Металлургия — область науки и техники, отрасль промышленности. К металлургии относятся:

• производство металлов из природного сырья и других металлсодержащих продуктов;

• получение сплавов;

• обработка металлов в горячем и холодном состоянии;

• сварка;

• нанесение покрытий из металлов;

• область материаловедения, изучающая физическое и химическое поведение металлов, интерметаллидов и сплавов.

К металлургии примыкает разработка, производство и эксплуатация машин, аппаратов, агрегатов, используемых в металлургической промышленности.

Разновидности металлургии

Металлургия подразделяется на чёрную и цветную.

Чёрная металлургия включает добычу и обогащение руд чёрных металлов, производство чугуна, стали и ферросплавов. К чёрной металлургии относят также производство проката чёрных металлов, стальных, чугунных и других изделий из чёрных металлов.

К цветной металлургии относят добычу, обогащение руд цветных металлов, производство цветных металлов и их сплавов. С металлургией тесно связаны коксохимия, производство огнеупорных материалов.

К чёрным металлам относят железо. Все остальные — цветные.

По физическим свойствам и назначению цветные металлы условно делят на тяжёлые (медь, свинец, цинк, олово, никель) и лёгкие (алюминий, титан, магний).

По основному технологическому процессу металлургия подразделяется на пирометаллургию (плавка) и гидрометаллургию (извлечение металлов в химических растворах). Разновидностью пирометаллургии является плазменная металлургия.

Самыми распространенными металлами являются:

Алюминий,Железо,Медь,Цинк,Магний

Список металлургических технологий:

ЧЕРНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ

Добыча и обогащение руд, подготовка рудных и нерудных материалов к плавке:

• Технологии флотации с использованием колонных флотомашин.

• Технологии непрерывного автоматического контроля гранулометрического состава пульп и растворов.

• Технологии подземного выщелачивания карбонатных марганцевых руд.

• Технологии гидродобычи богатых руд.

Руднотермические процессы:

• Технологии вдувания угольной пыли в доменные печи

• Технологии автоматизированных систем экологического мониторинга руднотермических процессов

• Технологии вдувания плазмы в доменные печи и газификация угля с помощью плазмотронов

Сталеплавильное производство и производство сплавов

• Технологии конвертерной плавки.

• Технологии электропечной плавки

• Технологии электрошлакового переплава.

• Технологии вакуумнодугового переплава.

• Технологии вакуумно-индукционной плавки.

• Технологии электроннолучевой плавки.

Обработка металла

• Технологии производства тонкого листа горячей прокаткой.

• Технологии тонкослябой прокатки.

• Технологии производства широкого листа.

Вспомогательное инфраструктурное производство

• Технологии, увеличивающие стойкость

25Классификация двигателей и принципы их работы.

Двигатель — устройство, преобразующее какой-либо вид энергии в механическую. Этот термин используется с конца XIX века наряду со словом «мотор», которым с середины XX века чаще называют электродвигатели и двигатели внутреннего сгорания (ДВС).

Любые двигатели работают за счёт перемещения энергии.

Двигатели подразделяют на первичные и вторичные. К первичным относят непосредственно преобразующие природные энергетические ресурсы в механическую работу, а ко вторичным — преобразующие энергию, выработанную или накопленную другими источниками.

По источнику энергии:

1. Двигатели могут использовать следующие типы источников энергии:

2. электрические;

3. постоянного тока (электродвигатель постоянного тока);

4. переменного тока (синхронные и асинхронные);

5. электростатические;

6. химические;

7. ядерные;

8. гравитационные;

9. пневматические;

10. гидравлические;

11. лазерные.

Первичные двигатели:

• ветряное колесо, Принцип действия: использует силу ветра,

• водяное колесо и гиревой механизм.Принцип: их приводит в действие сила гравитации (падающая вода и сила притяжения),

• тепловые двигатели — Принцип:в них химическая энергия топлива или атомная энергия преобразуются в другие виды энергии.(устр-ва,соверщающие полезную работу за счёт внутренней энергии топлива)

Виды тепловых двигателей:

1. внутреннего сгорания

2. внешнего

3. паровая машина

4. паровая турбина

5. реактивный двигатель

Особенности теплового двигателя:

• загрязнение окружающей среды

• низкий КПД

• большие габариты

• автономный

Характеристика двигателя:

• КПД η=Аполезн/Eзатрат*100%

А(полезн)<Е(затр) Обычно КПД=5-40,60%

ηмах =(Тн-Тх)/Тн*100%

• Мощность(скалярная величина) N=A/t

Схема теплового двигателя:

Тн нагреватель

↓

раб. тело →работа

↓

Тх холодильник

вторичные двигателям (ВД) :

1. электродвигатель (электромотор) принцип: преобразующая электрическую энергию постоянного тока в механическую энергию.

2. пневмодвигатель, Принцип: энергосиловая машина, преобразующая энергию сжатого воздуха в механическую работу.

3. гидродвигатель (гидромотор).Принцип: гидравлическая машина, предназначенная для преобразования гидравлической энергии в механическую.

К гидродвигателям относят гидромоторы, гидроцилиндры гидротурбины и поворотные гидродвигатели.

26.Информационные технологии. Супер компьютер.Нейронные сети.Технологические возможности реализации высокой информационной плотности.

ИТ — это комплекс взаимосвязанных научных, технологических, инженерных дисциплин, изучающих методы эффективной организации труда людей, занятых обработкой и хранением информации; вычислительную технику и методы организации и взаимодействия с людьми и производственным оборудованием, их практические приложения, а также связанные со всем этим социальные, экономические и культурные проблемы. Сами ИТ требуют сложной подготовки, больших первоначальных затрат и наукоемкой техники. Их внедрение должно начинаться с создания математического обеспечения, формирования информационных потоков в системах подготовки специалистов.

Основные черты современных ИТ:

• компьютерная обработка информации по заданным алгоритмам;

• хранение больших[1] объёмов информации на машинных носителях;

• передача информации на значительные[2] расстояния в ограниченное время.

По виду задач и по виду процессов обработки информации этапы развития ИТ:

1-й этап (60 - 70-е гг.) — обработка данных в вычислительных центрах в режиме коллективного пользования.

2-й этап (с 80-х гг.) — создание ИТ, направленных на решение стратегических задач.

По используемому техническому обеспечению

1-й этап (до конца 60-х гг.) – решение проблемы обработки больших объемов данных в условиях ограниченных возможностей аппаратных средств.

2-и этап (до конца 70-х гг.) -распространение ЭВМ серии IBM/360

3-й этап (с начала 80-х гг.) — компьютер становится инструментом непрофессионального пользователя, а ИТ — средством поддержки принятия его решений

4-йэтап (с начала 90-х гг.) — создание современной технологии межорганизационных связей и ИС.

Инвестиции в инфраструктуру и сервисы Интернет вызвали бурный рост отрасли ИТ в конце 90-х годов XX века.

Суперкомпью́тер— вычислительная машина, значительно превосходящая по своим техническим параметрам большинство существующих компьютеров. Как правило, современные суперкомпьютеры представляют собой большое число высокопроизводительных серверных компьютеров, соединённых друг с другом локальной высокоскоростной магистралью для достижения максимальной производительности в рамках подхода распараллеливания вычислительной задачи.

В настоящее время границы между суперкомпьютерным и общеупотребимым программным обеспечением сильно размыты и продолжают размываться ещё более вместе с проникновением технологий параллелизации и многоядерности в процессорные устройства персональных компьютеров и рабочих станций. Исключительно суперкомпьютерным программным обеспечением сегодня можно назвать лишь специализированные программные средства для управления и мониторинга конкретных типов компьютеров, а также уникальные программные среды, создаваемые в вычислительных центрах под «собственные», уникальные конфигурации суперкомпьютерных систем.

Нейронные сети — сети нервных клеток живого организма

Иску́сственные нейро́нные се́ти (ИНС) — математические модели, а также их программные или аппаратные реализации, построенные по принципу организации и функционирования биологических нейронных сетей — сетей нервных клеток живого организма. Это понятие возникло при изучении процессов, протекающих в мозге, и при попытке смоделировать эти процессы. Первой такой попыткой были нейронные сети Маккалока и Питтса [1]. Впоследствии, после разработки алгоритмов обучения, получаемые модели стали использовать в практических целях: в задачах прогнозирования, для распознавания образов, в задачах управления и др.

Схема простой нейросети. Зеленым цветом обозначены входные нейроны, голубым скрытые нейроны, жёлтым — выходной нейрон

Применение:

• Распознавание образов и классификация. По окончании обучения сети ей можно предъявлять неизвестные ранее образы и получать ответ о принадлежности к определённому классу

• Принятие решений и управление.Эта задача близка к задаче классификации. Классификации подлежат ситуации, характеристики которых поступают на вход нейронной сети.

• Кластеризация. Разбиение множества входных сигналов на классы, при том, что ни количество, ни признаки классов заранее не известны. После обучения такая сеть способна определять, к какому классу относится входной сигнал. Сеть может выявлять новые, неизвестные ранее классы сигналов.

• Прогнозирование. Способности нейронной сети к прогнозированию напрямую следуют из ее способности к обобщению и выделению скрытых зависимостей между входными и выходными данными. После обучения сеть способна предсказать будущее значение некой последовательности на основе нескольких предыдущих значений.

• Аппроксимация. с помощью линейных операций и каскадного соединения можно из произвольного нелинейного элемента получить устройство, вычисляющее любую непрерывную функцию

Технологические возможности реализации высокой информационной плотности.

С развитием средств вычислительной техники растет и будет расти спрос на запоминающие устройства небольших размеров, способные хранить большой объем информации. В этой связи проблема повышения информационной плотности записи - одна из важнейших в современных запоминающих устройствах большой емкости.

В запоминающих устройствах на подвижном магнитном носителе, где основное - это накопление информации, фактором первостепенной важности является поверхностная информационная плотность записи, определяемая количеством информации, приходящейся на единицу площади поверхности рабочего слоя носителя записи.

Если в настоящее время в лучших накопителях на магнитных дисках реализована продольная плотность около 5000 бит/мм, то становится понятным, какие возможности еще не реализованы.Магнитная запись с перпендикулярным намагничиванием, когда перемагничивание рабочего слоя осуществляется в его перпендикулярной плоскости, обеспечивает существенное повышение информационной плотности записи. Так, в лабораторных образцах накопителей уже достигнута продольная плотность, составляющая более 10 000 бит/мм.

Технология сегодняшнего дня позволяет изготавливать магниторезистивный элемент, минимальное поперечное сечение которого составляет 0,030 мкм2, что в принципе дает возможность воспроизвести информацию, записанную с поверхностной плотностью около 33 бит/мкм2. Такая плотность приблизительно на порядок меньше соответствующей предельной плотности, к которой допускает приблизиться реальный магнитный носитель - с кобальт-хромовым рабочим слоем (напомним: она составляет 400 бит/мкм2). Если принять во внимание технологические возможности ближайшего будущего, когда линейный размер элемента уменьшится примерно на порядок, то магниторезистивный преобразователь с таким элементом позволит воспроизвести информацию, записанную с поверхностной плотностью, приближающейся к 400 бит/мкм2.

Это означает, что в обозримом будущем магниторезистивный преобразователь, опираясь на перспективную технологию, должен догнать магнитный носитель, и тогда их предельные характеристики плотности сравняются. При этом следует помнить, что предельные возможности и реальные устройства - это не одно и то же. В то же время без реальных возможностей не бывает и реальных устройств. Другое дело, что между ними, как правило, лежит непроторенный путь, который при недостаточно объективной оценке каких бы то ни было возможностей может оказаться безысходным. В данном случае правильный путь может выбрать практик-разработчик, каждое действие которого обосновано научным пониманием решаемой им проблемы