Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Методичка_ПФЭ (макет).doc
Скачиваний:
60
Добавлен:
02.02.2015
Размер:
1.11 Mб
Скачать
  1. Индивидуальные задания на курсовую работу по курсу «Математическое моделирование и применение эвм в химической технологии»

Задание № 1.

При разработке цементов фосфатного твердения исследуется предел прочности при сжатии образцов, принятый в качестве выходного параметра (, МН/м2).

Факторами являлись:

Z1– температура термообработки,С;

Z2– время термообработки, ч;

Z3– количество связки, %.

Необходимо получить математическое описание процесса по ПФЭ вида

и оценить адекватность полученной модели.

Исходные данные: Z10=500;Z20=3;Z30=25;Z1=200;Z2=2;Z3=8.

Матрица планирования:

№ оп.

X0

Х1

Х2

Х3

Х1Х2

Х1Х3

Х2Х3

Х1Х2Х3

Y1

Y2

1

+1

+1

+1

+1

85

83.4

2

+1

–1

+1

+1

79.4

75.2

3

+1

+1

–1

+1

59.3

60.2

4

+1

–1

–1

+1

42.2

41.8

5

+1

+1

+1

–1

72.4

77.8

6

+1

–1

+1

–1

62.3

61.4

7

+1

+1

–1

–1

51.3

54.8

8

+1

–1

–1

–1

48.8

42.4

Задание № 2.

При разработке корундовых изделий исследуется истинная пористость образцов, принятая в качестве выходного параметра (Y, %).

Факторами являлись:

Z1– температура спекания,С;

Z2– количество спекающей добавкиTiO2, %;

Z3– время обжига, ч.

Необходимо получить математическое описание процесса по ПФЭ вида

и оценить адекватность полученной модели.

Исходные данные: Z10=1600;Z20=1;Z30=4;Z1=100;Z2=0.5;Z3=2.

Матрица планирования:

№ оп.

Х0

Х1

Х2

Х3

Х1Х2

Х1Х3

Х2Х3

Х1Х2Х3

Y1

Y2

1

+1

–1

–1

–1

3.75

3.68

2

+1

–1

+1

+1

2.75

2.79

3

+1

–1

+1

–1

0.5

0.53

4

+1

–1

–1

+1

2.25

2.28

5

+1

+1

–1

–1

2.75

2.72

6

+1

+1

–1

+1

0.75

0.7

7

+1

+1

+1

–1

1.0

0.96

8

+1

+1

+1

+1

0.5

0.48

Задание № 3.

При разработке жаростойких покрытий титановых сплавов на основе фосфатных связующих оценивается их термостойкость, определяемая числом теплосмен в режиме 700С – вода до появления признаков разрушения, принятая в качестве выходного параметра (Y).

Факторами являлись:

Z1– рН связки;

Z2– количество связки, %;

Z3– соотношение компонентов в наполнителе .

Необходимо получить математическое описание процесса по ПФЭ вида

и оценить адекватность полученной модели.

Исходные данные: Z10=2;Z20=30;Z30=1:1;Z1=1;Z2=10;Z3=1:5.

Матрица планирования:

№ оп.

Х0

Х1

Х2

Х3

Х1Х2

Х1Х3

Х2Х3

Х1Х2Х3

Y1

Y2

1

+1

+1

+1

+1

7

8

2

+1

+1

+1

–1

33

42

3

+1

+1

–1

+1

44

48

4

+1

+1

–1

–1

66

73

5

+1

–1

–1

+1

50

56

6

+1

–1

+1

–1

41

37

7

+1

–1

+1

+1

62

64

8

+1

–1

–1

–1

86

80

Задание № 4.

При изучении кинетики измельчения глинозема исследуется намол железа в стальных мельницах стальными шарами, принимаемый в качестве выходного параметра (Y, %).

Факторами являлись:

Z1– время измельчения, ч;

Z2– диаметр мелющих тел, мм;

Z3– соотношение глинозем – шары .

Необходимо получить математическое описание процесса по ПФЭ вида

и оценить адекватность полученной модели.

Исходные данные: Z10=25;Z20=15;Z30=1:2;Z1=5;Z2=5;Z3=1:3.

Матрица планирования:

№ оп.

Х0

Х1

Х2

Х3

Х1Х2

Х1Х3

Х2Х3

Х1Х2Х3

Y1

Y2

1

+1

–1

–1

–1

3

3.1

2

+1

+1

–1

–1

2.7

2.9

3

+1

–1

+1

–1

2.6

2.2

4

+1

+1

+1

–1

2.2

2.0

5

+1

–1

–1

+1

3.8

4.1

6

+1

+1

–1

+1

3.64

3.9

7

+1

–1

+1

+1

3.4

3.7

8

+1

+1

+1

+1

3.09

3.22

Задание № 5

При синтезе керметов системы W–Al2O3исследуется предел прочности при сжатии образцов, принимаемый в качестве выходного параметра (, МН/м2).

Факторами являлись:

Z1– соотношениеW:Al2O3;

Z2– количество спекающей добавкиZr, %;

Z3– температура спекания в вакууме,С.

Необходимо получить математическое описание процесса по ПФЭ вида

и оценить адекватность полученной модели.

Исходные данные: Z10=1:2;Z20=5;Z30=1800;Z1=1:4;Z2=2;Z3=100.

Матрица планирования:

№ оп.

Х0

Х1

Х2

Х3

Х1Х2

Х1Х3

Х2Х3

Х1Х2Х3

Y1

Y2

1

+1

–1

–1

–1

90

130

2

+1

+1

–1

–1

280

299

3

+1

–1

+1

–1

245

260

4

+1

+1

+1

–1

490

495

5

+1

–1

–1

+1

250

150

6

+1

+1

–1

+1

425

400

7

+1

–1

+1

+1

300

325

8

+1

+1

+1

+1

600

640

Задание № 6.

Исследуемый процесс – экстракция в системе растительный материал – жидкость, в качестве выходного параметра рассматривается степень извлечения твердой фазы (Y,%).

Факторами являлись:

Z1– соотношение фаз, т/ж;

Z2– число оборотов мешалки, об/мин;

Z3– диаметр частиц, см.

Необходимо получить математическое описание процесса по ПФЭ вида

и оценить адекватность полученной модели.

Исходные данные: Z10=0.015;Z20=550;Z30=0.0505;Z1=0.005;Z2=450;Z3=0.0495.

Матрица планирования:

№ оп.

Х0

Х1

Х2

Х3

Х1Х2

Х1Х3

Х2Х3

Х1Х2Х3

Y1

Y2

1

+1

+1

+1

+1

80.2

77.6

2

+1

+1

–1

+1

76.2

77.6

3

+1

–1

+1

+1

86.8

89.4

4

+1

–1

–1

+1

81.0

81.3

5

+1

+1

+1

–1

87.6

87.4

6

+1

+1

–1

–1

89.7

91.6

7

+1

–1

+1

–1

91.3

91.6

8

+1

–1

–1

–1

94.3

93.8

Задание № 7.

Исследуется процесс гидратации диизопропилового эфира с целью получения изопропилового спирта. В качестве выходного параметра выбирается выход изопропилового спирта (Y, %).

Факторами являлись:

Z1– температура процесса,С;

Z2– расход диизопропилового эфира, л/мин;

Z3– концентрация диизопропилового эфира, %.

Необходимо получить математическое описание процесса по ПФЭ (особый случай) вида

и оценить адекватность полученной модели.

Исходные данные: Z10=250;Z20=0.3;Z30=0.5;Z1=15;Z2=0.05;Z3=0.1.

Матрица планирования:

№ оп.

Х0

Х1

Х2

Х3

Х1Х2

Х1Х3

Х2Х3

Х1Х2Х3

Y

1

+1

–1

–1

–1

72.2

2

+1

+1

–1

–1

71.3

3

+1

–1

+1

–1

49.1

4

+1

+1

+1

–1

70.46

5

+1

–1

–1

+1

19.63

6

+1

+1

–1

+1

32.58

7

+1

–1

+1

+1

57.55

8

+1

+1

+1

+1

46.02

9

+1

0

0

0

85.9

10

+1

0

0

0

86

11

+1

0

0

0

87.9

Задание № 8.

Исследуется процесс отравления катализатора сернистыми соединениями. В качестве выходного параметра принимается критерий стабильности катализатора.

Факторами являлись:

Z1– концентрация палладия, %;

Z2– концентрация селена, %;

Z3– концентрация серы, %.

Необходимо получить математическое описание процесса по ПФЭ (особый случай) вида

и оценить адекватность полученной модели.

Исходные данные: Z10=0.55;Z20=1.0;Z30=0.033;Z1=0.45;Z2=0.5;Z3=0.027.

Матрица планирования:

№ оп.

Х0

Х1

Х2

Х3

Х1Х2

Х1Х3

Х2Х3

Х1Х2Х3

Y

1

+1

+1

–1

+1

1.43

2

+1

–1

–1

+1

2.42

3

+1

+1

+1

+1

1.33

4

+1

–1

+1

+1

2.86

5

+1

+1

–1

–1

1.40

6

+1

–1

–1

–1

6.67

7

+1

+1

+1

–1

1.56

8

+1

–1

+1

–1

4.40

9

+1

+1

+1

+1

1.34

10

+1

+1

+1

+1

1.32

11

+1

+1

+1

+1

1.35

Задание № 9.

Исследуется изотермический процесс кристаллизации фторида алюминия из водных растворов в промышленных условиях его получения. В качестве выходного параметра выбирается средняя скорость кристаллизации за время опыта.

Факторами являлись:

Z1– температура раствора,С;

Z2– концентрация раствора, %;

Z3– время, ч.

Необходимо получить математическое описание процесса по ПФЭ (особый случай) вида

и оценить адекватность полученной модели.

Исходные данные: Z10=90;Z20=22;Z30=2;Z1=10;Z2=4;Z3=0.5.

Матрица планирования:

№ оп.

Х0

Х1

Х2

Х3

Х1Х2

Х1Х3

Х2Х3

Х1Х2Х3

Y

1

+1

+1

+1

+1

9.86

2

+1

–1

+1

+1

9.09

3

+1

+1

–1

+1

6.35

4

+1

–1

–1

+1

6.41

5

+1

+1

+1

–1

15.0

6

+1

–1

+1

–1

12.02

7

+1

+1

–1

–1

15.48

8

+1

–1

–1

–1

9.52

9

+1

0

0

0

9.12

10

+1

0

0

0

10.3

11

+1

0

0

0

10.25

Задание № 10.

Исследуется процесс восстановления сульфата натрия газовой смесью. состоящей из 25% СО и 75% Н. В качестве выходного параметра выбираются затраты.

Факторами являлись:

Z1– температура опыта,К;

Z2– скорость газа, м/с;

Z3– время, с.

Необходимо получить математическое описание процесса по ПФЭ (особый случай) вида

и оценить адекватность полученной модели.

Исходные данные: Z10=1373;Z20=0.274;Z30=480;Z1=100;Z2=0.106;Z3=120.

Матрица планирования:

№ оп.

Х0

Х1

Х2

Х3

Х1Х2

Х1Х3

Х2Х3

Х1Х2Х3

Y

1

+1

–1

–1

–1

115.89

2

+1

–1

–1

+1

76.18

3

+1

–1

+1

–1

78.77

4

+1

–1

+1

+1

84.1

5

+1

+1

–1

–1

79.08

6

+1

+1

–1

+1

70.2

7

+1

+1

+1

–1

70.32

8

+1

+1

+1

+1

82.08

9

+1

0

0

0

79.925

10

+1

0

0

0

75.62

11

+1

0

0

0

78.45

12

+1

0

0

0

75.66

Задание № 11.

Исследуется процесс восстановления сульфата натрия газовой смесью, состоящей из 25% СО и 75% Н. В качестве выходного параметра выбирается выход целевого продукта.

Факторами являлись:

Z1– температура опыта,К;

Z2– скорость газа, м/с;

Z3– время, с.

Необходимо получить математическое описание процесса по ПФЭ (особый случай) вида

и оценить адекватность полученной модели.

Исходные данные: Z10=1373;Z20=0.274;Z30=480;Z1=100;Z2=0.106;Z3=120.

Матрица планирования:

№ оп.

Х0

Х1

Х2

Х3

Х1Х2

Х1Х3

Х2Х3

Х1Х2Х3

Y

1

+1

–1

–1

–1

49.6

2

+1

–1

–1

+1

81.0

3

+1

–1

+1

–1

80.5

4

+1

–1

+1

+1

85.0

5

+1

+1

–1

–1

73.0

6

+1

+1

–1

+1

88.0

7

+1

+1

+1

–1

90.0

8

+1

+1

+1

+1

83.0

9

+1

0

0

0

79.5

10

+1

0

0

0

84.0

11

+1

0

0

0

81.0

12

+1

0

0

0

84.0

Задание № 12.

Исследуется процесс разделения эмульсии в гравитационном отстойнике с насадкой. Выходным параметром Yявляется время разделения эмульсии в отстойнике.

Факторами являлись:

Z1– диаметр капель эмульсии, м;

Z2 – линейная скорость движения эмульсии в отстойнике, м/с;

Z3– соотношение фаз на входе в отстойник.

Необходимо получить математическое описание процесса по ПФЭ вида

и оценить адекватность полученной модели.

Исходные данные: Z10=0.7510–3;Z20=14.02510–3;Z30=1:1;Z1=0.2510–3;Z2=1.77510–3;Z3=0.9.

Матрица планирования:

№ оп.

Х0

Х1

Х2

Х3

Х1Х2

Х1Х3

Х2Х3

Х1Х2Х3

Y1

Y2

1

+1

+1

+1

+1

5.36

5.65

2

+1

+1

–1

+1

6.4

6.69

3

+1

–1

+1

+1

10.1

10.456

4

+1

–1

–1

+1

12.95

13.37

5

+1

+1

+1

–1

4

4.2

6

+1

+1

–1

–1

4.9

5.35

7

+1

–1

+1

–1

6.52

6.82

8

+1

–1

–1

–1

8.026

8.471

Задание № 13.

Исследуется процесс хлорирования 4–этил–5(–оксиэтил)–тиазола. Выходным параметромYявляется выход 4–метил–5(–оксиэтил)–тиазола из гемитиамина. Каждый опыт проводился трижды, что позволило определить ошибку опыта=6.19.

Факторами являлись:

Z1– продолжительность выдержки при кипении, ч;

Z2– избыток хлористого тианила против стехиометрического количества, %;

Z3– температура реакций,С.

Необходимо получить математическое описание процесса по ПФЭ вида

и оценить адекватность полученной модели.

Исходные данные: Z10=2;Z20=2;Z30=5;Z1=1;Z2=0.5;Z3=5.

Матрица планирования:

№ оп.

Х0

Х1

Х2

Х3

Х1Х2

Х1Х3

Х2Х3

Х1Х2Х3

Yср

1

+1

+1

+1

+1

67.91

2

+1

–1

+1

+1

65.67

3

+1

+1

–1

+1

63.16

4

+1

–1

–1

+1

67.14

5

+1

+1

+1

–1

83.04

6

+1

–1

+1

–1

74.23

7

+1

+1

–1

–1

71.37

8

+1

–1

–1

–1

65.25

Задание № 14.

Исследуется процесс ацилирования анилина хлорангидридом 9–флуоренон–4 карбоновой кислоты. Выходным параметром Y(%) является выход при анализе хлорангидрида 9–флуоренон–4 карбоновой кислоты.

Факторами являлись:

Z1– температура реакции,С;

Z2– продолжительность реакции, мин;

Z3– количество растворителя, г.

Необходимо получить математическое описание процесса по ПФЭ вида

и оценить адекватность полученной модели.

Исходные данные: Z10=120;Z20=75;Z30=20;Z1=10;Z2=45;Z3=10.

Матрица планирования:

№ оп.

Х0

Х1

Х2

Х3

Х1Х2

Х1Х3

Х2Х3

Х1Х2Х3

Y1

Y2

1

+1

–1

–1

–1

79.5

81

2

+1

+1

–1

–1

84.8

84.4

3

+1

–1

+1

–1

85.4

85.6

4

+1

–1

–1

+1

83.1

82.1

5

+1

+1

+1

–1

90.3

88.9

6

+1

+1

–1

+1

83.5

84.4

7

+1

–1

+1

+1

85.2

85.6

8

+1

+1

+1

+1

88.3

89.5

Задание № 15.

Исследуется процесс выделения ртути из отработанного электролита. Выходным параметром Y(%) является степень очистки раствора от ртути.

Факторами являлись:

Z1– время контакта, мин;

Z2 – количество ионообменной смолы, загруженной в аппарат, г;

Z3– расход аналита, л/с.

Необходимо получить математическое описание процесса по ПФЭ вида

и оценить адекватность полученной модели.

Исходные данные: Z10=5;Z20=11;Z30=1.25;Z1=0.5;Z2=1.5;Z3=0.25.

Матрица планирования:

№ оп.

Х0

Х1

Х2

Х3

Х1Х2

Х1Х3

Х2Х3

Х1Х2Х3

Y1

Y2

1

+1

+1

+1

+1

93.18

92.62

2

+1

–1

+1

+1

94.43

96.4

3

+1

+1

–1

+1

80.99

77.61

4

+1

–1

–1

+1

84.20

82.8

5

+1

+1

+1

–1

96.65

94.95

6

+1

–1

+1

–1

99.07

97.93

7

+1

+1

–1

–1

89.25

92.75

8

+1

–1

–1

–1

92.91

90.09

Задание № 16

Исследуется автоматический контроль определения концентрации воды в уксуснокислых сиропах при получении ацетатов целлюлозы непрерывным методом. Выходным параметром Y является скорость распространения ультразвука.

Факторами являлись:

Z1– концентрация воды в растворах, %;

Z2– концентрация триацетата целлюлозы, %;

Z3– концентрация серной кислоты, %;

Z4– температура раствора,С.

Необходимо получить математическое описание процесса по ПФЭ вида

и оценить адекватность полученной модели.

Исходные данные: Z10=3.4;Z20=25;Z30=5;Z40=60;Z1=0.8;Z2=5;Z3=0.5;Z4=10.

Матрица планирования:

№ оп

Х0

Х1

Х2

Х3

Х4

Х1Х2

Х1Х3

Х1Х4

Х2Х3

Х2Х4

Х3Х4

Х1Х2X3

Х1Х2X4

Х1Х3X4

Х2Х3X4

Х1Х2X3X4

Y

1

+1

–1

–1

–1

–1

1041.9

2

+1

+1

+1

–1

–1

1185.2

3

+1

+1

–1

+1

–1

1157.4

4

+1

+1

–1

–1

+1

1126.0

5

+1

–1

+1

+1

–1

1068.1

6

+1

–1

+1

–1

+1

1037.3

7

+1

–1

–1

+1

+1

1012.0

8

+1

+1

+1

+1

+1

1155.4

9

+1

+1

–1

–1

–1

1156.7

10

+1

–1

+1

–1

–1

1168.4

11

+1

–1

–1

+1

–1

1040.8

12

+1

–1

–1

–1

+1

1013.2

13

+1

+1

+1

+1

–1

1184.5

14

+1

–1

+1

+1

+1

1037.3

15

+1

+1

–1

+1

+1

1126.0

16

+1

+1

+1

–1

+1

1153.9

17

+1

0

0

0

0

1099.4

18

+1

0

0

0

0

1098.7

19

+1

0

0

0

0

1099.4

20

+1

0

0

0

0

1098.1

21

+1

0

0

0

0

1097.9

Задание № 17

Исследуется процесс оксихлорирования стирола. Выходным параметром Y является выход целевого продукта.

Факторами являлись:

Z1– расход стирола, л/ч;

Z2– соотношение стирола и гипохлорида кальция;

Z3– температура процесса,С;

Z4–pHсреды.

Необходимо получить математическое описание процесса по ПФЭ вида

и оценить адекватность полученной модели.

Исходные данные: Z10=150;Z20=13;Z30=38;Z40=4.5;Z1=30;Z2=0.7;Z3=10;Z4=0.5.

Матрица планирования:

№ оп.

Х0

Х1

Х2

Х3

Х4

Х1Х2

Х1Х3

Х1Х4

Х2Х3

Х2Х4

Х3Х4

Х1Х2X3

Х1Х2X4

Х1Х3X4

Х2Х3X4

Х1Х2X3X4

Y1

Y2

1

+1

+1

+1

+1

+1

77.1

76.2

2

+1

–1

+1

+1

+1

90.5

85.5

3

+1

+1

–1

+1

+1

76.1

79.8

4

+1

–1

–1

+1

+1

74.4

80.7

5

+1

+1

+1

–1

+1

57.4

62.5

6

+1

–1

+1

–1

+1

70.5

71.5

7

+1

+1

–1

–1

+1

80.1

79.2

8

+1

–1

–1

–1

+1

74.2

78.0

9

+1

+1

+1

+1

–1

78.4

76.0

10

+1

–1

+1

+1

–1

86.0

90.0

11

+1

+1

–1

+1

–1

77.0

77.3

12

+1

–1

–1

+1

–1

78.5

76.2

13

+1

+1

+1

–1

–1

75.5

79.8

14

+1

–1

+1

–1

–1

83.5

72.1

15

+1

+1

–1

–1

–1

58.0

60.5

16

+1

–1

–1

–1

–1

73.2

75.6

Задание № 18

При синтезе изделий из окиси магния изучается усадка образцов Y,%, принимаемая в качестве выходного параметра.

Факторами являлись:

Z1– температура спекания,С;

Z2– давление прессования, Н/м2;

Z3– выдержка при температуре обжига, ч;

Z4– количество спекающей добавки, %.

Необходимо получить математическое описание процесса вида

,

используя полуреплику от ПФЭ 24с определяющим контрастом 1=Х1Х2Х3Х4и оценить адекватность полученной модели. Определить систему смешанных оценок.

Исходные данные: Z10=1600;Z20=300;Z30=4;Z40=2;Z1=80;Z2=100;Z3=2;Z4=2.

Матрица планирования:

№ оп.

Х0

Х1

Х2

Х3

Х4

Y1

Y2

1

+1

–1

–1

–1

–1

4.7

4.83

2

+1

+1

–1

+1

–1

3.6

3.7

3

+1

–1

–1

+1

+1

5

5.14

4

+1

–1

+1

–1

+1

3.4

3.6

5

+1

+1

+1

–1

–1

2.3

2.4

6

+1

+1

–1

–1

+1

2.2

2.4

7

+1

–1

+1

+1

–1

5.2

5.01

8

+1

+1

+1

+1

+1

2.2

2.3

Задание № 19

Изучается предел прочности при изгибе отливок из пластифицированных парафином суспензий из окиси алюминия. Выходной параметр – , Н/м2.

Факторами являлись:

Z1– дисперсность глинозема, см2/г;

Z2–температура нагрева шликера,С;

Z3– количество парафина в шликере, %;

Z4– количество поверхностно активной добавки, %.

Необходимо получить математическое описание процесса вида

,

используя полуреплику от ПФЭ 24с генерирующим соотношениемХ4=Х1Х2Х3и оценить адекватность полученной модели. Определить систему смешанных оценок.

Исходные данные: Z10=8150;Z20=54;Z30=15;Z40=0.7;Z1=850;Z2=4;Z3=3;Z4=0.3.

Матрица планирования:

№ оп.

Х0

Х1

Х2

Х3

Х4

Y1

Y2

1

+1

–1

–1

–1

–1

3.90

3.95

2

+1

+1

–1

+1

–1

3.36

3.334

3

+1

–1

–1

+1

+1

2.54

2.52

4

+1

–1

+1

–1

+1

3.58

3.67

5

+1

+1

+1

–1

–1

4.6

4.5

6

+1

+1

–1

–1

+1

2.05

2.01

7

+1

–1

+1

+1

–1

4.98

5.08

8

+1

+1

+1

+1

+1

2.97

2.94

Задание № 20

Изучается открытая пористость термопрессованных алюмосиликатных огнеупоров Y,%. Факторами являлись:

Z1– соотношение между размерами зерен в шихте 3–2 мм и 1–0,5 мм;

Z2– количество фракций менее 0,2 мм в шихте, %;

Z3– соотношение между кировской и часовярской глиной;

Z4– количество владимирского каолина в массе, %;

Z5– температура прессования,С;

Необходимо получить математическое описание процесса вида

,

используя четвертьреплику от ПФЭ 25с генерирующими соотношениямиХ4=Х1Х2X3,X5= –Х2X3, и оценить адекватность полученной модели. Определить систему смешанных оценок.

Исходные данные: Z10=1/2;Z20=20;Z30=1/5;Z40=30;Z50=1350;Z1=1/5;Z2=10;Z3=1/10;Z4=20;Z5=50.

Матрица планирования:

№ оп.

Х0

Х1

Х2

Х3

Х4

Х5

Y1

Y2

1

+1

–1

–1

–1

–1

–1

4.06

4.4

2

+1

–1

–1

+1

+1

+1

8.4

8.75

3

+1

–1

+1

–1

+1

+1

5.64

5.88

4

+1

–1

+1

+1

–1

–1

6.34

6.42

5

+1

+1

–1

–1

+1

–1

5.54

5.24

6

+1

+1

–1

+1

–1

+1

3.90

3.83

7

+1

+1

+1

–1

–1

+1

1.78

1.51

8

+1

+1

+1

+1

+1

–1

6.96

7.20

Задание № 21

Исследуется процесс экстракции в системе твердое тело – жидкость. Выходным параметром Y,% является выход целевого продукта.

Факторами являлись:

Z1– температура процесса,С;

Z2– время, мин;

Z3– дисперсность материала, мм;

Z4– соотношение растворитель–материал.

Необходимо получить математическое описание процесса вида

,

используя полуреплику от ПФЭ 24с генерирующим соотношениемХ4= –Х1Х2и оценить адекватность полученной модели. Определить систему смешанных оценок.

Исходные данные: Z10=52.5;Z20=80;Z30=0.325;Z40=30;Z1=7.5;Z2=10;Z3=0.025;Z4=10.

Матрица планирования:

№ оп.

Х0

Х1

Х2

Х3

Х4

Y1

Y2

1

+1

–1

–1

–1

–1

6.78

6.73

2

+1

+1

–1

–1

+1

8.91

9.35

3

+1

–1

+1

–1

+1

7.88

8.48

4

+1

+1

+1

–1

–1

6.34

6.59

5

+1

–1

–1

+1

–1

7.25

7.37

6

+1

+1

–1

+1

+1

10.23

10.26

7

+1

–1

+1

+1

+1

9.07

9.3

8

+1

+1

+1

+1

–1

6.75

6.67

Задание № 22

Исследуется процесс экстракции в системе твердое тело – жидкость. Выходным параметром Y,% является выход целевого продукта.

Факторами являлись:

Z1– степень измельчения сырья, мм;

Z2– температура процесса,С;

Z3– число циклов экстракции;

Z4 – соотношение объемов компонентов дихлорэтана и этанола;

Z5– время экстакции, ч.

Необходимо получить математическое описание процесса вида

,

используя дробную реплику от ПФЭ 25–2с генерирующими соотношениямиХ4=Х1Х2X3,X5= –Х1X2, и оценить адекватность полученной модели. Определить систему смешанных оценок.

Исходные данные: Z10=70;Z20=30;Z30=5;Z40=1.25;Z50=6;Z1=15;Z2=10;Z3=2;Z4=0.25;Z5=2.

Матрица планирования:

№ оп.

Х0

Х1

Х2

Х3

Х4

Х5

Y1

Y2

1

+1

–1

–1

–1

–1

–1

33.4

31.8

2

+1

+1

+1

–1

–1

–1

44.8

45.2

3

+1

–1

–1

+1

+1

–1

69.1

68.3

4

+1

+1

–1

+1

–1

+1

74.4

74.1

5

+1

–1

+1

+1

–1

+1

75.5

74.8

6

+1

+1

–1

–1

+1

+1

88.8

89.2

7

+1

–1

+1

–1

+1

+1

91.3

90.8

8

+1

+1

+1

+1

+1

–1

83.20

82.60

Задание № 23

Исследуется процесс экстракции живицы из коры пихты азеотропом хлористого метилена с этиловым спиртом. Выходным параметром Y,% является выход живицы.

Факторами являлись:

Z1– время предварительного настаивания, ч;

Z2– количество циклов экстракции;

Z3– степень измельчения сырья, мм;

Z4– загрузочная плотность, г/см3;

Z5– соотношение твердой и жидкой фаз.

Необходимо получить математическое описание процесса вида

,

используя дробную реплику от ПФЭ 25–2с генерирующими соотношениямиХ4= –Х1Х2,X5= –Х1X2Х3, и оценить адекватность полученной модели. Определить систему смешанных оценок.

Исходные данные: Z10=2;Z20=8;Z30=2;Z40=0.67;Z50=1/2.5;Z1=1;Z2=4;Z3=1;Z4=0.15;Z5=1/5.

Матрица планирования:

№ оп.

Х0

Х1

Х2

Х3

Х4

Х5

Y1

Y2

1

+1

–1

+1

–1

+1

–1

95.7

95.7

2

+1

+1

+1

–1

–1

+1

97.8

94.6

3

+1

–1

+1

+1

+1

+1

98.9

98.9

4

+1

+1

+1

+1

–1

–1

100.0

100.0

5

+1

+1

–1

–1

+1

–1

97.8

94.6

6

+1

–1

–1

–1

–1

+1

85.8

85.9

7

+1

–1

–1

+1

–1

–1

93.5

91.3

8

+1

+1

–1

+1

+1

+1

95.5

94.5

Задание № 24

При выборе рациональных параметров процесса плазменного напыления порошка карбида ниобия изучается коэффициент использования этого порошка, принимаемый в качестве выходного параметра Y,%.

Факторами являлись:

Z1– среднеинтегральная дисперсность порошка, мкм;

Z2– расстояние от среза сопла до напыляемой поверхности, м;

Z3– расход плазмообразующего газа, г/с;

Z4– расход порошка карбида ниобия, г/с;

Z5– ток в установке, А.

Необходимо получить математическое описание процесса вида

,

используя дробную реплику от ПФЭ 25–2с обобщающим контрастом 1=Х1Х2X3Х4= –Х1X2X5= –Х3X4X5, и оценить адекватность полученной модели. Определить систему смешанных оценок.

Исходные данные: Z10=70;Z20=0.1;Z30=0.75;Z40=40;Z50=400;Z1=30;Z2=0.05;Z3=0.25;Z4=10;Z5=100.

Матрица планирования:

№ оп.

Х0

Х1

Х2

Х3

Х4

Х5

Y1

Y2

1

+1

–1

–1

–1

–1

–1

50

50.4

2

+1

+1

+1

–1

–1

–1

57

57.3

3

+1

–1

–1

+1

+1

–1

47.7

48.1

4

+1

+1

–1

+1

–1

+1

51

50.4

5

+1

–1

+1

+1

–1

+1

63

63.8

6

+1

+1

–1

–1

+1

+1

44.3

44.9

7

+1

–1

+1

–1

+1

+1

56

56.8

8

+1

+1

+1

+1

+1

–1

53

53.8

Задание № 25

При синтезе кордиеритовой керамики изучается предел прочности при сжатии (, МН/м2), принимаемый в качестве выходного параметраY,%.

Факторами являлись:

Z1– соотношение между тальком и глиной (в расчете на полную дегидратацию);

Z2– количество глинозема в шихте, %;

Z3– соотношение между фракцией 3–2 мм и 0,5–0,2 мм;

Z4– количество фракций менее 0,06 мм, %;

Z5– температура обжига,С;

Необходимо получить математическое описание процесса вида

,

используя четвертьреплику от ПФЭ 25 с генерирующими соотношениями Х4= –Х1Х2, X5=Х1X3, и оценить адекватность полученной модели. Определить систему смешанных оценок.

Исходные данные: Z10=1/3.5;Z20=25;Z30=2.5/1;Z40=30;Z50=1350;Z1=1/5;Z2=10;Z3=0.5/1;Z4=10;Z5=50.

Матрица планирования:

№ оп.

Х0

Х1

Х2

Х3

Х4

Х5

Y1

Y2

1

+1

–1

–1

–1

–1

+1

138

136

2

+1

+1

–1

–1

+1

–1

175.5

177

3

+1

–1

+1

–1

+1

+1

211

212

4

+1

+1

+1

–1

–1

–1

226

228

5

+1

–1

–1

+1

–1

–1

126

128

6

+1

+1

–1

+1

+1

+1

110.5

109

7

+1

–1

+1

+1

+1

–1

203.8

202.2

8

+1

+1

+1

+1

–1

+1

160

157

Задание № 26

Исследовались процессов посола, механической обработки и созревания мяса при выработке пастеризованных консервов из говядины. Наблюдаемый фактор Y– выход твердой фазы (мяса) или отношение количества жидкой фазы к твердой (безразмерный коэффициент).

Факторами являлись:

Z1 – длительность первичной механической обработки, мин;

Z2– длительность первичного созревания, ч;

Z3– количество добавляемого рассола, % от объема .

Необходимо получить математическое описание процесса по ПФЭ вида

и оценить адекватность полученной модели.

Исходные данные: Z10=22.5;Z20=24.5;Z30=17.5;Z1=17.5;Z2=23.5;Z3=7.5.

Матрица планирования:

№ оп.

X0

Х1

Х2

Х3

Х1Х2

Х1Х3

Х2Х3

Х1Х2Х3

Y1

Y2

Y3

1

+1

–1

–1

–1

84.38

86.28

85.48

2

+1

+1

–1

–1

72.558

71.85

74.48

3

+1

–1

+1

–1

78.248

81.01

77.08

4

+1

+1

+1

–1

72.542

71.801

72.08

5

+1

–1

–1

+1

87.242

88.801

86.08

6

+1

+1

–1

+1

74.2

76.1

74.56

7

+1

–1

+1

+1

83.02

78.23

81.06

8

+1

+1

+1

+1

75.02

75.33

72.04

Задание № 27

Основными качественными показателями гидрированных высокотвердых жиров, применяемых в кондитерской промышленности, являются температура плавления и твердость саломаса. Исследовался процесс гидрогенизации хлопкового масла. В полученных саломасах определяли температуру плавления, принимаемую в качестве выходного параметра Y.

Факторами являлись:

Z1– температура процесса,С;

Z2– давление водорода, кПа;

Z3– скорость подачи гидрируемого масла, час–1.

Необходимо получить математическое описание процесса вида

,

используя полуреплику от ПФЭ 23с генерирующим соотношениемХ=Х1Х2и оценить адекватность полученной модели. Определить систему смешанных оценок.

Исходные данные: Z10=190;Z20=200;Z30=1.5;Z1=10;Z2=100;Z3=0.5.

Матрица планирования:

№ оп.

Х0

Х1

Х2

Х3

Y1

Y2

1

+1

+1

+1

36.5

36.7

2

+1

–1

–1

32.1

32.3

3

+1

+1

–1

34.6

35

4

+1

–1

+1

35.3

35.4

Задание № 28

Основными качественными показателями гидрированных высокотвердых жиров, применяемых в кондитерской промышленности, являются температура плавления и твердость саломаса. Исследовался процесс гидрогенизации хлопкового масла. В полученных саломасах определяли твердость саломаса, принимаемую в качестве выходного параметра Y.

Факторами являлись:

Z1– температура процесса,С;

Z2– давление водорода, кПа;

Z3– скорость подачи гидрируемого масла, час–1.

Необходимо получить математическое описание процесса вида

,

используя полуреплику от ПФЭ 23с генерирующим соотношениемХ=Х1Х2и оценить адекватность полученной модели. Определить систему смешанных оценок.

Исходные данные: Z10=190;Z20=200;Z30=1.5;Z1=10;Z2=100;Z3=0.5.

Матрица планирования:

№ оп.

Х0

Х1

Х2

Х3

Y1

Y2

1

+1

+1

+1

620

580

2

+1

–1

–1

450

480

3

+1

+1

–1

520

550

4

+1

–1

+1

580

540

Задание № 29.

Исследовался процесс гидрирования растительного масла на смеси катализаторов. Функцией отклика Yвыбрана скорость гидрирования, выраженная снижением показателя преломления масла за один час опыта – Δn·104, ч–1.

Факторами являлись:

Z1– температура гидрирования,С;

Z2– массовая доля катализатора № 1, %;

Z3– массовая доля катализатора № 2, %.

Необходимо получить математическое описание процесса по ПФЭ вида

и оценить адекватность полученной модели.

Исходные данные: Z10=185;Z20=0.1;Z30=0.005;Z1=15;Z2=0.05;Z3=0.005.

Для оценки ошибки опыта были проведены 3 серии опытов при различных комбинациях значений факторов. В каждой серии по результатам 5 повторных опытов определена дисперсия функции отклика. Получены следующие значения дисперсий: 1серия –1.2; 2 серия –1.5; 3–1.0.

Матрица планирования:

№ оп.

X0

Х1

Х2

Х3

Х1Х2

Х1Х3

Х2Х3

Х1Х2Х3

Y

1

+1

+1

+1

+1

60

2

+1

–1

+1

+1

36

3

+1

+1

–1

+1

30

4

+1

–1

–1

+1

21

5

+1

+1

+1

–1

48

6

+1

–1

+1

–1

19

7

+1

+1

–1

–1

15

8

+1

–1

–1

–1

0

Задание №30

При исследовании процесса непрерывной экстракции плантаглюцида был поставлен ПФЭ в условиях опытно–промышленной установки.

В качестве переменной состояния Yвыбран выход действующих веществ в процентах от массы сырья.

В качестве влияющих факторов Xj выбраны :

Z1– температура Т,С;

Z2– средний диаметр частицd·103, м;

Z3– время процесса τ, мин .

Необходимо получить математическое описание процесса по ПФЭ вида

и оценить адекватность полученной модели.

Исходные данные: Z10=86;Z20=0.61;Z30=15;Z1=10;Z2=0.282;Z3=10.

Матрица планирования:

№ оп.

X0

Х1

Х2

Х3

Х1Х2

Х1Х3

Х2Х3

Х1Х2Х3

Y1

Y2

Y3

1

+1

–1

–1

–1

10.44

12.71

11.91

2

+1

+1

–1

–1

16.11

17.41

14.71

3

+1

–1

+1

–1

10.92

10.66

11.86

4

+1

+1

+1

–1

17.04

15.46

11.42

5

+1

–1

–1

+1

16.43

17.26

15.24

6

+1

+1

–1

+1

14.13

14.96

13.97

7

+1

–1

+1

+1

15.64

16.33

16.76

8

+1

+1

+1

+1

13.86

14.02

14.157