Метод вимірювання та дотримання показників якості технічного вуглецю
DOI:
https://doi.org/10.18372/2310-5461.48.15094Ключові слова:
технічний вуглець, якість, дисперсність, реактор, гартування, нечітка система керуванняАнотація
Виробництво технічного вуглецю характеризується стабільним розвитком. Ця тенденція пов’язана з широким спектром його застосування як основної так і додаткової сировини у досить різноманітній продукції - гуми для шин та транспортерів, пігменти, електроди тощо. Наразі нормативними документами визначено декілька типів технічного вуглецю, що свідчить про потрібну різноманітність вимог до його властивостей. Морфологічні властивості технічного вуглецю дисперсність (розміри частинок) та структурність (розміри та форма агрегатів) є своєрідними показниками якості кінцевого продукту, які формуються в основному технологічному апараті – реакторі, з урахуванням стандартів якості ASTM (D6556, D1510, D3765, D2414, D3493). Автори наводять граф зв’язків дисперсності з основними технологічними змінними, який допомагає визначитися зі структурою системи керування реактором та свідчить про те, що різні показники якості формуються спільними чинниками. Основний спосіб визначення цих показників - лабораторний. Автори на основі аналізу стану вимірювань властивостей вуглецю автоматичними засобами зупинили свою увагу на пристрої з ефектом лазерного розжарювання (Laser-Induced Incandescence – LII) й описали його роботу з точки зору застосування у системі керування. У статті подано результати дослідження - реактору з точки зору керування процесами, які в ньому відбуваються: горіння газоподібного палива, реакції перетворення сировини у вуглець та його ґартування. Кожна зазначена зона (з умовними границями) є окремим об’єктом керування з заданими режимними параметрами. Спираючись на вибраний пристрій вимірювання дисперсності (розмірів частинок ТВ), запропоновано використати цей показник для визначення коригувальних впливів в автоматичній системі керування температурним режимом зони ґартування реактора. На виході з реактора вимірюється дисперсність вуглецю з урахуванням стандартизованого показника якості D1510 (йодного індексу), при формуванні завдання температури регулятору в зоні ґартування. З огляду на відсутність адекватних і придатних до застосування в виробничих умовах математичних залежностей між дисперсністю та температурою в цій зоні, автори запропонували апарат нечітких множин та нечіткої логіки для створення системи керування. В статті описані відповідні лінгвістичні змінні, зокрема надано математичні вирази та графіки функцій належності, наведено також правила продукції. Верифікація математичного забезпечення нечіткого контролера для визначення значення завдання температури проведена за допомогою математичного процесора MatLab.
Посилання
Конончук, О. В., Ярощук Л. Д. (2019). Методи визначення дисперсності технічного вуглецю. Матеріали XIII науково-практичної конференції студентів. Київ: КПІ ім. Ігоря Сікорського. (4–5 грудня 2019, Київ, Україна). С. 12-13.
Dec, John E., Zur Loye, Axel O., Siebers, Dennis L. (1991). Soot Distribution in a D.I. Diesel Engine Using 2-D Laser-Induced Incandescence Imaging. International Congress and Exposition Detroit, Michigan. Warrendale, PA: SAE publications Group.
Neill, W. Stuart, Smallwood, Gregory J., Snelling, David R., Sawchuk, Robert A., Clavel, Dan, Gareau, Daniel, Chippior, and Wallace L. (2002). Effect of EGR on heavy-duty diesel engine emissions characterized with laser-induced incandescence. ASME 2002 Internal Combustion Engine Division Fall Technical Conference. New Orleans, LA: Amer Society of Mechanical.
Surovikin, V. F., Shaitanov, A.G. (2009). Induction period for the formation of nanodispersed carbon particles during hydrocarbon pyrolysis behind a reflected shock front. Combustion, Explosion, and Shock Waves, 45(2), 190-197.
Surovikin, V. F., Razd'yakonova, G. I. (2013). The synthesis of different forms of electrically conductive carbon black by the thermo-oxidative pyrolysis of hydrocarbons. Phenomenological and mathematical models of the synthesis process. International Polymer Science and Technology. 40(3), 37-42.
Johnsson, J. (2012). Laser-Induced Incandescence for Soot Diagnostics: Theoretical Investigation and Experimental Development. Lund, Sweden: Lund University.
Hofmann, M. (2006). Laser-induced incandescence for soot diagnostics at high pressure. (Doctoral dissertation). Ruprecht Karl University of Heidelberg, Heidelberg.
Starke, R., Roth, P. (2002). Soot particle sizing by LII during shock tubepyrolysis of C6H6. Combustion and Flame, 127(4), 2278-2285.
Snelling, D. R., Smallwood, G. J., Liu, F., G., Ömer, L., and Bachalo, W. D. (2005). A calibration-independent laser-induced incandescence technique for soot measurement by detecting absolute light intensity. Applied Optics, 44(31), 6773-6785.
Surovikin, V. F., Shaitanov, A.G. (2007). Formation and growth of dispersed carbon particles during pyrolysis of ethylene, benzene, and naphthalene in a reflected shock. Combustion, Explosion, and Shock Waves, 43(4), 442–448.
Donnet, Jean-Baptiste. Carbon Black: Science and Technology. New York: Marcel Dekker, Inc.
Stagg, B. J. (2007). U.S. Patent No. 7,167,240. Acworth, GA: U.S. Patent and Trademark Office.
