- •Институт холода и биотехнологий
- •Основы научных исследований, организации и планирования эксперимента Учебно-методическое пособие
- •Санкт-Петербург
- •Введение
- •1. Методология математического моделирования технологических машин и оборудования пищевых производств
- •1.1. Основные понятия планирования эксперимента (активный эксперимент)
- •Полный факторный эксперимент для построения модели зависимости качества измельчения от конструктивных параметров рабочих органов
- •Планирование эксперимента для построения модели зависимости качества измельчения от конструктивных параметров рабочих органов
- •1.2. Особенности обработки данных при пассивном эксперименте
- •Системы нормальных уравнений для различных форм связи
- •Замена переменных для линеаризации моделей
- •Данные пассивного эксперимента о выходе продукции
- •Корреляционная матрица
- •Результаты математико-статистической обработки
- •2. Решение задачи оптимизации технологических машин и оборудования пищевых производств методами линейного программирования
- •2.1. Алгоритм решения простых задач условной оптимизации
- •2.2. Решение задачи линейной оптимизации средствами Excel и Mathcad
- •Условия задачи линейного программирования
- •3. Варианты домашних заданий
- •Экспериментальные данные по испытаниям трубчатого теплообменника
- •Список литературы
- •Содержание
- •Институт холода и биотехнологий
- •Учебно-методическое пособие
3. Варианты домашних заданий
Студенты выполняют домашнее задание в зависимости от значения параметра n – двух последних цифр своей зачетки.
При четном значении n студент строит модель по правилам обработки активного эксперимента, при нечетном – пассивного эксперимента.
В таблицу экспериментальных значений подставляют свое значение n.
После построения модели осуществляют ее оптимизацию симплекс-методом с использованием Excel или Mathcad (по выбору).
Содержание задания. На основании данных табл. 3.1, полученных экспериментально, построить модель расхода пара Рп, кг/ч в зависимости от температуры греющего пара tп, С, температуры молока до нагревания t1, С и температуры молока после нагревания t2, С при нагревании паром для трубчатого теплообменника со следующими конструктивными параметрами:
– внутренним диаметром трубок 0,022 м;
– наружным диаметром трубок 0,025 м;
– числом параллельных потоков 1 шт.;
– термическим КПД 0,95;
– производительностью теплообменника 106,7 м3/ч;
– теплопроводностью материала трубки 85 Вт/(м С);
– длиной трубки 1,607 м.
Таблица 3.1
Экспериментальные данные по испытаниям трубчатого теплообменника
№ |
tп |
t1 |
t2 |
Рп |
1 |
45 + n/10 |
22 + n/10 |
36 + n/15 |
1952 + n/10 |
2 |
45 + n/10 |
22 + n/10 |
36 – n/15 |
1951 + n/10 |
3 |
45 + n/10 |
22 – n/10 |
36 + n/15 |
1950 + n/10 |
4 |
45 + n/10 |
22 – n/10 |
36 – n/15 |
1949 + n/10 |
5 |
45 – n/10 |
22 + n/10 |
36 + n/15 |
1948 – n/10 |
6 |
45 – n/10 |
22 + n/10 |
36 – n/15 |
1949 – n/10 |
7 |
45 – n/10 |
22 – n/10 |
36 + n/15 |
1950 – n/10 |
8 |
45 – n/10 |
22 – n/10 |
36 – n/15 |
1951 – n/10 |
9 |
45 + kn/10 |
0 |
0 |
1953 + n/20 |
10 |
45 – kn/10 |
0 |
0 |
1953 – n/20 |
11 |
0 |
22 + kn/10 |
0 |
1952 + n/30 |
12 |
0 |
22 – kn/10 |
0 |
1952 – n/30 |
13 |
0 |
0 |
36 + kn/15 |
1951 + n/10 |
14 |
0 |
0 |
36 – kn/15 |
1951 – n/10 |
15 |
45 |
25 |
36 |
1949 |
16 |
45 |
25 |
36 |
1952 |
17 |
45 |
25 |
36 |
1950 |
18 |
45 |
25 |
36 |
1946 |
19 |
45 |
25 |
36 |
1944 |
20 |
45 |
25 |
36 |
1947 |
Примечание. Коэффициент k для всех вариантов равен 2.
Пользуясь аппаратом линейного программирования, найти оптимальные параметры процесса нагревания молока с точки зрения минимизации расхода пара при выполнении ограничений
tп = 50; 17 t1 28; 33 t2 40; t2 + 0,9 t1 65; 65 t2 +1,9 t1.