Text
                    

Министерство высшего и среднего специального образования РСФСР Ленинградский ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени технологический институт имени Ленсовета Кафедра высокоэнергетических процессов РАСЧЕТ МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА ПИРОТЕХНИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА Методические указания к курсовоцу и дипломноцу проектировании ЛЕНИНГРАД 19 8 8
В методических указаниях рассмотрена методика расчета материального баланса пиротехнического производства. При- водятся пример! расчетов. Описана программа для расчета материального баланса на микро-ЭВМ "Электроника ДЗ-28". Методические указания предназначены для преподавате- лей и студентов. Составители : канд. техн, наук доц. КАРПОВ Ю.П., канд.техн.наук доц. СВИРИДОВ Л.Н., канд.техн.наук от.пре- под. СУВОРСВ К.А., студент Запрянов Г.З., канд.техн.наук ст.цреп. ГОЛОВЧАК А.Н., канд.техн.наук ассиот. КОВАЛЕН- КО Е.П. Утверждено на заседании методической комиссии инже- нерного химико-технологического факультета "20 " мая 1987 г.
3 ВВЕДЕНИЕ Большинство видов сырья, материалов и комплекту явдих деталей пиротехнические производства получают от других предприятий. Для обеспечения выпуска готовой продукции необходимо зиять, какое количество исходных материалов должны поставить смежники. Определение необходимого ко- личества исходных материалов осуществляется в результа- те расчета материального баланса. Типовая технологическая схема пиротехнического про- изводства включает четыре фазы: подготовку компонентов, приготовление составов, формование пиротехнических эле- ментов и сборку изделий. На каждой фазе происходит по- теря определенного количества исходного сырья. Часть компонентов остается на рабочих местах, оседает в виде пыли, удаляется при очистке рабочих органов аппаратов. Это так называемые механические потери. Второй вид по- терь связан с удалением излишней влаги при сушке компо- нентов и провялке, сушке и грануляции составов. Это фи- зико-химические потери. Как правило, и механические по- тери, и физико-химические потери впоследствии в пироте- хническом производстве не используются. Естественно, что не входят в объем товарной продукции и потери, свя- занные с испытаниями и контрольными операциями на раз- личных этапах производства. Таким образом, основной задачей расчета материаль-
4 Г ого баланса пиротехнического производства является опреде- ление количества номенклатуры исходного сырья, вспомога- тельных материалов комплектующих деталей, необходимых для обеспечения выпуска требуемого количества готовой продукции. В методических указаниях рассмотрен расчет материально- го баланса только по компонентам пиротехнических составов. Расчеты по комплектующим деталям Вспомогательным матери- алам аналогичны и более просты. Дополнительные сведения по расчетам материального баланса могут быть найдены в соответ- ствующей литературе.
5 I. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ И ПОСЛЗДОВАТЕЛЪНОСТЬ РАСЧЕТА Исходными данными дан расчета материального баланса являются: - объем товарной продукции (производственная мощность проектируемого объекта); - чертеж изделия с весовыми и геометрическими пара- метрами входя"их в его оостав пиротехнических элементов; - устройство и вес пиротехнических элементов, рецеп- туры пиротехнических составов, из которых они состоят; - технологическая схема производства с указанием всех видов потерь, количественная характеристика потерь; - данные о контрольных испытаниях составов и изделий; - характеристика исходных компонентов; - требования к качеству готовых составов. Данные, необходимые для расчета материального балан- са, выясняются на предприятиях отрасли во время прохожде- ния производственной практики или берутся по литературным источникам. В методических указаниях использованы некото- рые •усредненные показатели, которые в ряде случаев могут отличаться от тех, что имеются на действующих предприяти- ях отрасли. Результатом расчета материального баланса является "Сводная таблица расчета материального баланса", состоя- щая из двух частей: "Приход” и "Расход”. При расчете материального баланса рекомендуется сле- дующая последовательность вычислений: I. Осуществление анализа конструкции изделия и пиро- технических элементов, уточнение рецептуры пиротехничес- ких составов. Определение, по каким из элементов и соста- вов необходимо осуществить расчет (обычно это делает ру- ководитель курсовой работы или дипломного проекта). 2. Составление технологической схемы производства с указанием операций и их последовательности. 3. Определение видов и объема физико-химических и механических потерь. Установление наличия возвратных по- терь, связанных с контрольными операциями и испытаниями.
г С 4. Осуществление расчета материального баланса для каждого вида смеси: - расчет объема валовой продукции; - расчет количества элементов; - расчет количества состава; - расчет количества компонентов. 5. Группировка расчетов по однотипным компонентам в статье" приход". 6. Осуществление расчета потерь и группировка резуль- татов по всем элементам, изделиям, омесям и компонентам в статье "расход". 7. Сопоставление данных по статьям "приход" и "расход". Считается, что расчет выполнен верно, если расхожде- ния в статьях расхода и прихода не превышают 0,1-0,5%. В противном случае следует искать и устранять ошибку в расчетах. Следует отметить, что расчет материального баланса, как правило, является составной частью курсового или дип- ломного проекта. Поэтому к началу расчета материального баланса в проектах анализ конструкции изделия и применя- емых пиротехнических составов уже обычно осуществлен. Составление технологической схемы производства также яв- ляется самостоятельной задачей. Поэтому при дальнейшем изложении материала рассматривается только непосредст- венно сам расчет материального баланса типовой схемы пи- ротехнического производства (рио.1). Обычно расчет материального баланса осуществляется на годовую программу или на условную единицу продукции, например, на 1000 изделий. Для перехода от расчетов на условную единицу к расчету на годовую программу необхо- димо полученные данные умножить на переводной коэффици- ент, равный отношению товарной продукции в натуральных единицах к количеству изделий, составляющих условную еди- ницу продукции.
1 Рис. I. Типовая технологическая схема производства, пиротехнических изделий с указанием потерь: МП - механические потери; ФХП - физико- химические потери
& 2. РАСЧЕТ МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА СУХОЙ СМЕСИ Расчет материального баланса смеси без жидкой состав- ляющей, содержащей негигроскопичные компонента, которые не подвергаются сушке в процессе подготовки, является са- мым простым из всех видов расчетов. Его простота объясня- ется тем, что при проведении расчета необходимо учитывать только механические потери как компонентов, так и соста- вов. Таким образом, при расчете материального баланса су- хой смеси осуществляется расчет, соответствующий техноло- гической схеме (см.рис.1), на которой отсутствуют все ви- ды физико-химических потерь. Объем валовой продукции Валовой продукцией называется общее количество изде- лий, выпускаемых предприятием в течение года с учетом по- терь на испытания. Расчет валовой продукции осуществляется по формуле: п — П f°o Чьал — Чтае> i00_ а ’ где Q&q/\ - объем валовой продукции, изделий; Отое - объем товарной продукции, изделий; Q - расход изделий на испытания, %. Расход изделий на испытания тесно связан с-понятием партии изделия. Соответствующие стандарта (ГОСТы, ТУ) устанавливают только долю изделий от партии, которая подлежит испытаниям. Величина партии, как таковая, уста- навливается заводом-изготовителем. Контроль производится отделом технического контроля завода-изготовителя. Выбор величины партии определяется сложностью и стоимостью из- делия, требованиями к его надежности. Естественно, боль- шую роль в решении этого вопроса играет и степень совер- шенства производства. Если предъявлять на контроль продукцию большими пар-
9 тлями, то велик риск потерь, так как согласно большинству ГОСТов и ТУ при получении неудовлетворительных результатов испытаний дополнительно проверяется еще часть издапй, но уже в удвоенном количестве. Если и вторая серия экспериме- нтов окажется неудовлетворительной - партия целиком браку- ется. При очень маленьких партиях возрастает трудоемкость их комплектации и увеличивается объем непроизводительных работ. Обычно стараются величину партии приравнять к сменной выработке. Это позволяет облегчить выявление причин выпус- ка бракованной продукции. Во многих случаях можно считать, чтд а ~ 1%. Количество-ди тетехдаческих зде^нтов Как правило, пиротехнические изделия состоят из нес- кольких пиротехнических элементов. Расчет количества эле- ментов, подлежащих изготовлению в течение года ведется по формуле: _ Овал • Пэд- 1ОО- 100 ООО-b) (too- С) ’ где Мэл - количество элементов, подлежащих выпуску, шт.; Пэд - количество элементов в одном изделии, шт.; b - расход элементов на испытания, %; С - потери элементов вследствие брака, %. Количество элементов в изделии берется в соответст- вии с чертежом изделия. Расход элементов на испытания обычно берется в пределах 0,5-0,9£, а потери элементов вследствие брака не превышают 0,2-0,3%.
IG Количество пиротехнического состава Большинство пиротехнических элементов состоят лэ ос- новного (ОС), пе^входного (ПС) и воспламенительного сос- тава (ВС). Расчет необходимого количества состава каждо- го типа осуществляется по формулам: л _ Ызл Цос , и Л/эл^пс . =!^г + ?ВС ?вс’ ?пс Ч„с = + ; 2ос- £лс 2вс- ?лс где Qqc, Qt£,QtK ~ количество основного, воспламенитель- ного и переходного состава, кг; fyoc, fync ~ количество основного, воспламенитель- ного и переходного состава в одном элементе, кг; ' £ос, £ьс>£пс “ выход основного, воспламенительного и переходного состава при изготовле- нии; К - доля основного состава в переходном. Количество ОС, ПС и ВС в одном элементе определяется в соответствии с чептежом изделия. Выход каждого вида составов при изготовлении рассчитывается с учетом коэф- фициентов выхода по отдельным операциям (табл.2.1). Пол- ные выход подсчитывается путем перемножения коэффициентов выхода по операциям, которым подвергается состав при из- готовлении.
II Таблица 2.1 Коэффициенты выхода составов по операциям Состав Смешение Грануляция Провялка Сушка Дозирование ОС 0,998 0,998 0,999 0,999 0,999 ВС 0,99. 0,998 0,999 0,999 0,999 ПС 0,998 — — — 0,999 Пример I. Рассчитать выход ОС, если при изготовлении он проходит следующие операции: смешение, грануля- ция, провялка, сушка и дозировка. Решение: Расчет ведем по формуле fcoc ’ £Л= h b -In > где - коэффициенты выхода ОС на операциях смешения, грануляции, провялка, сушки и дозирования; m - количество операций, которым подвергается сос- тав при изготовлении. С учетом данных табл.2.1, получаем: £ос = ДЬ. = ' Ьаоь в = 0,998 - 0,998 - 0,999 - 0,999 - 0,999 - 0,9930 Ответ: 0,9930 Необходимо отметить, что реальные изделия могут состоять из нескольких разнотипных элементов. Причем раз- личие может заключаться не только в геометрических и весо- вых характеристиках, но и в рецептурном отношении. В этом случае расчет неосдодимо вести отдельно по каждому типу элементов.
к Количество компонентов Определение количества компонентов, необходимого дан обеспечения необходимого выпуска валовой продукции, осу- ществляется по формуле: Л — - 'X-i где Qc - количество компонента, кг; Qc - количество состава, на изготовление которого идет компонент, кг; Х< - содержание компонента в составе, %; fyi - выход компонента при его подготовке. Необходимое количество компонента считается отдельно для каждого типа составов (СЮ, ВС), а затем суммируется. Содержание компонента в соотаве можно выяснить по технологической документации в мастерской смешения, или в конструкторском бюро, или у технологов. Выход компонентов при подготовке рассчитывается в соответствии с выходом по отдельным операциям (табл.2.2). Таблица 2.2 Коэффициенты выхода компонентов при подготовке Компонент Дробление Сушка Размол Рассев Дозирование Окислитель 0,997 0,998 0,997 0,997 0,999 Горючее — — 0,998х 0,998 0,999 Цементатор 0,997 — 0,998 0,998 0,999 Жидкая сос- тавляющая - - - - 0,999 Примечание: * - для органических горючих
13 3.РАСЧЕТ МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА СМЕСИ С ЖИДКОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ 3.1. Пересчет рецептуры Большинство пиротехнических составов содержит жидкие компоненты, которые вводятся в рецептуру в виде лака. В некоторых случаях растворители и связующие, образующие ла- ковую пленку, вводятся отдельно. При наличии в рецептуре состава жидкой составляющей расчет материального баланса несколько отличается от изло- женного выше. Особенности методики расчета "влажных” сме- сей связаны с тем, что обычно рецептуры составов отражают не содержание компонентов в готовом составе, а соответст- ветствуют количеству компонентов, которое поступает на фазу смешения и загружается в смеситель. Этот способ за- дания рецептуры диктуется практическими соображениями и удобен с технологической точки зрения. Неопределенность содержания компонентов в готовом ПС после смешения, провядки, грануляции и сушки связана с тем, что остаточная влажность состава, задаваемая требо- ваниями соответствующих стандартов, складывается из воды, содержащейся в каждом из компонентов, и некоторого коли- чества растворителя, неудаляемого при сушке состава. Точ- ное значение остатков влаги в каждом из смешиваемых ком- понентов определить очень сложно. В этом, по-видимо му, нет необходимости. Достаточная точность расчетов может к ль обеспечена о учетом ряда допущений. Предполагается, что содержание остаточной влаги в различных компонентах ПС составляет: для металлических горючих - 0,1%, для органических горючих - 0,2%. Влаж- ность готовых составов обычно находится в пределах О,3-0,8%. С учетом этого предположения появляется возмож- ность составления баланса по влаге: 0,00( X + о,ОО2 и + 0,002 t + 0,002V + t = «Г,
14 где x - содержание металлического горючего в готовом составе, %; у - содержание окислителя в готовом составе, %; 2 - содержание связующего в готовом составе, %; V - содержание добавки в готовом составе, %; t - остаточное количество растворителя в готовом составе, %; Vf - влажность готового состава в соответствии с требованиями технической документации. Естественно, что суммарное содержание всех компонен- тов равно 100$. Это позволяет составить уравнение матери- ального баланса Х + ^+ й+ гГ+t - /00. Недостающие уравнения для системы, однозначно опреде- ляющей неизвестные параметры, могут быть получены из пред- положения постоянства соотношения масс "сухих" компонентов до смешения и в готовом составе. Таким образом, пересчет рецептуры ПС может быть осуществлен путем решения системы линейных уравнений, отражающей баланс по массе, по влаге и сохранение соотношения компонентов. Для решения системы линейных алгебраических уравнений может быть использована программа ‘GMSSP“ (приложение! ). Пример 2. Определить содержание компонентов в готовом составе, ;сли в смеситель компоненты загружают- ся в следующем количестве, кг: кальций - 34, хлорат натрия - 58, идитол - 8, спирт - 3 сверх IU0. Считать, что остаточная влажность готового сос- таве равна 0,8$.
15 Решение: Пусть в готовом составе компоненте содержатся в количестве, %: кальций - X, хлорат натрия - у, идитол - i , спирт - t. Тогда исходная система линейных алгебраических уравне- ний будет выг-лиеть следующим образом: о,оо/х + о,оо2у + 0,002г + t « 0,6, х + у + г + t = юо, 3 ~ 56 ’ = X. ~ 56 Примечание: при составлении уравнений, отражащих со- отношение компонентов, лучше подбирать такие соотношения, у которых в знаменателе будет наибольшее число. Решение системы уравнений приводит к результату: x=33,S; г=7,9; t = o,6. Ответ: кальций - 33,8$, хлорат натрия - 57,7$, идитол - 7,9$, спирт - 0,6$. 3.2. Учет исходной влажности компонентов и потерь при их подготовке После пересчета рецептуры на готовый состав появляет- ся возможность рассчитать требуемое количество компонентов, исходя из массы гигового состава. Расчет осуществляется по формуле:
где Qi - количество компонента, кг; Qc - количество состава, на изготовление которого вдет компонент, кг; - содержание компонента в составе; %; J?i - выход компонента при его подготовке Однако, в отличие от расчета баланса для "сухих" ком- понентов и смесей, здесь приходится осуществлять пересчет требуемого количества компонентов с учетом их начальной влажности. Дело в том, что по указанной выше формуле рас- считывается количество компонента с влажностью 0,1-0,2%. На завод же гигроскопичные компоненты поступают с заведомо большей влажностью. Например, натриевая селитра, может иметь в состоянии поставки влажность от 0,5 до 2%, а иногда и больше. Поэтому, если заказывать селитру, исходя из расче- тов с влажностью 0,2$, а на предприятие поступит селитра с влажностью 2%, то после сушки селитры явно не хватит. Чтобы этого не произошло, необходим пересчет требуемого количества компонентов с учетом влажности в состоянии пос- тавки: г№ = • <00~^ , L 4 too - где Q?' - количество компонента с влажностью з состоянии поставки, кг; Ql- количество компонента о конечной влажностью определяемой режимом сушки, кг; W< - влажност компонента в состоянии поставки; %; - влажность компонента после сушки,' %. Существуют некоторые особенности и при расчете коли- чества растворителя, которое необходимо заказать. В гото- вом составе остаточное содержание растворителя определяет- ся по формуле Q в р 400
17 где Qp - количество растворителя, содержащееся в гото- вом составе, кг; t - процентное содержание растворителя в готовом составе, $• Qc - количество состава, кг; Это количество растворителя не является окончательным результатом для заказа, так как не учитывается количество растворителя, удаляемого в процессе сушки состава, Поэто- му вначале определяем количество "сухого" состава: Qc сук ~ ~ Q Р ’ где Qccyt - масса "сухого" состава, кг; <2с - масса состава, кг; Qp - количество растворителя, содержащееся в готовом составе, кг. Знание количества "сухого" состава позволяет рассчи- тать общее количество растворителя о учетом физико-хими- ческих и механических потерь л - I ' Qcc*K чРсбш,~ юо £ ' где Qpoftq - количество растворителя с учетом всех видов t потерь, кг; t - содержание растворителя в соответствии о рецептурой смеои, поступающей на фазу сме- шения, %; fa - коэффициент механических потерь растворите- ля при дозировке. Потери растворителя в процессе сушки составляют: Пример 3. Рассчитать количество спирта, необходимого для приготовления 1000 кг состава, имеющего рецеп- туру:
хлорат бария - 65%, оксид железа - 15%, сера - 4%, оксид бора - 16%, 25% идитоловнй лак - 4 сверх 100%. Остаточная влажность состава 0,8%. Решение: Предварительно лак разделяется на твердую и жид- кую составляющие. В 4 г лака содержится 4-0,25 = I г идитола и 4 - I = 3 г спирта. Поэтому исходная рецептура может быть записана следующим образом: хлорат бария - 65%, оксид железа - 15%, сера _________ -• 4%, оксид бора - 16%, идитол - I сверх 100%, спирт - 3 сверх 100%. Так как в процессе сушки состава идитол не удаляется из смеси, его можно считать "сухим” и ввести в состав 100% "сухих" компонентов. Для этого приходится осущест- вить пересчет рецептуры по "оухим" компонентам по форму- ле: где - содержание компонента с учетом идитола, %; ац, - содержат, .е компонента в исходной рецептуре, %. После пересчета рецептура выглядит следующим образом,%: хлорат бария - 64,36; оксид железа сера оксид бора ~ идитол спирт - 14,85; -• 3,96; - 15,84; - 0,99; - 2,97 сверх 100.
19 Рецептура готового состава определяется из системы уравнений: 0,002%. 4 О,ОО2у + 0,0022 + 0,002 У + 0,002 U + t = С8 , X + У + 2 + 1Г + и + t = /00, X 64,36 < X 64,ль ’ I Ue LSxSy , I x бч,зб I i = 099 x бТЗб В результате решения этой системы получаем i« 0,6012, то есть в готовом составе содержится 0,6012% спирта. Дая изготовления 1000 кг состава необходимо спирта п ~ = ISQQ—QjSQS = 6,012 кг ₽ /оо юо В готовом составе количество сухих компонентов равно Qc сщ = Qe - Qp » 1000 - 6,012 - 993,988 кг. С учетом коеффациента механических потерь при дози- ровке спирта, равного 0,999, необходимое количество спир- та составляет л . . = г^эт-дэз^в в 29 55 Р°0Ц1 too- £ loo 0,999 Ответ: 29,55 кг.
20 4. ПРОВЕРКА И ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАСЧЕТОВ Посте выполнения основных расчетов составляется свод- ная таблица материального баланса, состоящая из двух час- тей: "приход" и "расход". В приходной части таблицы перечисляются все компонен- ты, которые должны поступить на предприятие, и их количе- ство. В расходной части таблицы указывается вео состава в товарной продукции и перечисляются все виды потерь компо- нентов, составов, влементов и изделий. В табл.4.1 приведены результаты расчетов материально- го баланса цеха по производству 15-мм сигнального патрона зеленою огня мощностью 100 млн изделий в год. Таблица 4.1 Сводная таблица материального баланса цеха по производству 15-мм сигнального патрона мощностью 100 млн изделий в год Приход кг Расход кг. X к -з 4 Нитрат бария 390734 Товарная продукция 620000 Нитрат калия 46618 Изделия'на испытания 6263 'Магний 86768 Элементы на испытания и брак 7589 Гексахлорбензол 80625 Потери составов: Идитол 43868 а) механические: Спирт 25456 - основной состав 4036 - воспламенительный состав 433 - переходной состав ff) физико-химические: 186 - основной состав 20630 - воспламенительный состав 2097
21 Продолжение табл.4.I Г 2 _ _ _ 3 4 Потери компонентов: а) механические: - нитрат бария 4631 - нитрат калия 466 - магний 260 - гексахлсрбензол 242 - идитол 219 - спирт 25 б) физико-химические: - нитрат бария 7047 Итого: 674069 Итого: 674124 Расчет выполнен правильно, если расхождения в расход- ной и приходной части не превышают 0,1-0,5{С. 5. РАСЧЕТ МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА НА ЭВМ Данный, полученные при расчете материального баланса, необходимы для расчета и выбора основного и вспомогатель- ного оборудования, используются при расчете складских и вспомогательных помещений. Позтоцу расчеты следует осу- ществлять очень тщательно. Ошибки могут прйреоти к серь- езным недостаткам в принятых проектных решениях. Собст- венно расчет материального баланса достаточно прост' и не требует серьезного математического аппарата. Основные ошибки возникают при выполнении арифметических операций. Вследствие простоты нет необходимости при расчете мате- риального баланса прибегать к вычислениям на больших ЭВМ. Для этих целей достаточно возможностей и микро-ЭВМ Расчеты на микро-ЭВМ могут использоваться для провер- ки результатов ручного счета при освоении методики вычис- лений. Применение машин становится целесообразным и при
22 проведении расчетов по нескольким альтернативным вариан- там, в которых используются различные рецептуры составов или применяются различные технологические схемы производ- ства. И, конечно, ЭВМ становится необходимой цри выполне- нии в процессе вычислений типовых расчетов, таких, как решение систем линейных уравнений. Расчет материального баланса пиротехнического произ- водства монет быть осуществлен с помощью программа "6ALAW5" (приложение 2). Программа "6ALAKJ" предназна- чена для осуществления расчетов материального баланса как сухих, так и смесей с жидкой составляющей по методике, изложенной выше. Ввод исходных данных реализуется в прог- рамме в диалоговом режиме. Программой предусматривается вывод результатов расчетов на печать в виде отчетного до- кумента. Пример выполнения программы приведен в приложе- нии 2. Перед проведением расчетов по программе "®ALAMS ” не- обходимо каждому из компонентов, по которым будет осущест- вляться расчет, присвоить цифровой индекс от I в далее. Если осуществляется расчет материального баланса сме- си о жидкой составляющей - необходим предварительный пе- ресчет рецептуры на готовый состав. Для обращения к программе ” Balam$ •• необходимы следу- ющие исходные данные: - объем товарной продукции, изделий/год; - вес одного изделия, кг; - потери изделий на испытания, - потери элементов на испытания, %; - потери элементов вследствие барка, %; - количество основного состава в изделии, кг; - количество воспламенительного состава в изделии, кг; - коэффициент выхода основного состава; - коэффициент выхода воспламенительного состава; - начальная влажность основного состава, - конечная влажность основного состава, %;
23 - начальная влажность воспламенительного состава, % - конечная влажность воспламенительного состава, %; - количество всех компонентов в изделии; - содержание каждого компонента в основном и воспламенительном составе, %; - начальная и конечная влажность каждого компонента
24 Приложение I ПРОГРАММА "GAO55P " Приведенная ниже программа реализует решение системы линейных алгебраических уравнений методом Гаусса с выбором главного элемента и циклической перестановкой строк. Данная программа может быть использована для пересче- та рецептур составов. Ниже рассмотрен пример оформления блока исходных данных, текст программы и вид выходной ин- формации при пересчете рецептуры состава: хлорат натрия - 58%, кальций - 34%, идитол - 8%, спирт - 3 сверх 100%. С учетом конечной влажности состава, равной 0,8%, система линейных уравнений после преобразования к виду, удобноцу для формирования блока исходных данных, выгля- дит следупдим образом: (& + д + 2 + t • (00, J 0,002 з. + 0,001 у + 0,002 2 +t = 0,6 , Л 34X -Б6у + b e * Ot « О, ( Gx + 6jJ - 342 + Ot • О. Для блока исходных данных, содержащих значения коэф- фициентов при неизвестных, в программе выделены строки 31-129, для свободных членов- строки 130-139. С учетом этого блок исходных данных в рассматриваемом примере мо- жет быть сформирован следующим образом: 90 DATA 1, 1, f, 1 (00 DATA .002, .001, •002, ( 110 DATA 34, -58, 0, 0 120 DATA 0, 8, -34, 0 (50 DATA <00, .8, 0, 0
25 Текст программы " GAUSSР " и пример ее выполнения 10 PRINT 1 ПРОГРАММА "GAIZ55P* ' 20 ЙЕМ 30 ЙЕМ РЕШЕНИЕ СИСТЕМЫ ЛИНЕЙНЫХ АЛГЕБРАИЧЕСКИХ 40 REM УРАВНЕНИЙ МЕТОДОМ ИСКЛЮЧЕНИЯ (МЕТОДОМ 50 ЙЕМ ГАУССА) С ПЕРЕСТАНОВКОЙ СТРОК 60 ЙЕМ 10 PRINT 00 ЙЕМ ВВОД ИСХОДНЫХ ДАННЫХ 90 DATA *. 1. <, 1 <00 DATA .002, .00< , .002, 1 110 DATA 34, -56, 0, 0 120 DATA 0, 6, -34, 0 130 DATA 100, .6, 0, 0 140 INPUT ' КОЛИЧЕСТЬО УРАВНЕНИЙ ?r N 150 DIM b(N,N), Ь(Ы) , Х(Н) 160 FOR 1= 1 ТО м 170 FOR 5 = / ТО Ы 160 READ А(1,3) 130 NEXT 3 200 NEXT I 210 FOR г«< то м > 220 READ в(1) 230 NEXT I 240 REM ОСНОВНАЯ ПРОГРАММА 250 «ем ПРЯМОЙ ХОД 260 LET К« 1 270 LET I » К + 1 260 REM ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАИБОЛЬШЕГО КОЭФФИЦИЕНТА 290 LET L « К 300 FOR 1= К+1 ТО м 310 IF A6S(A(I, К)) > ABS(A(L, К)) THEM LET L-I 320 NEXT I
26 330 340 350 360 370 360 390 400 410 420 43G 440 450 460 470 460 430 500 510 520 530 540 550 560 5?0 560 530 600 610 620 630 640 650 IF L = К THEN 430 REM ПЕРЕСТАНОВКА СТРОК FOR О « К TO N LET T - A(K,O) LET A(K,S) = A(L,O) LET AfL,3j= T NEXT 0 LET T a B(K) LET BfK) = 3(L) LET &(L) — T REM ИСКЛЮЧЕНИЕ НЕИЗВЕСТНЫХ FOR 1= K+ 1 TO N LET M « A(I,K)/A(K,K) LET A(I,K) « 0 FOR J = K + 1 TO N LET A(I,3) a A(I,O) - M*A(K,O) NEXT О LET &(I) = 3(1) - M * 5(K) HEXT I IE K«NJ-f THEN 360 LET K« K+1 GOTO 270 REM ОБРАТНАЯ ПОДСТАНОВКА LET X(H)= 3(N)/A(H,N) FOR 1= H-1 TO 1 STEP -1 LET 5» 0 FOR 0=1+1 TO H LET S = S + A(1,0) * Х(О) NEXT Э LET K(Z) = (3(1) - S)/A(I,I) HEXT I REM ВЫВОД РЕЗУЛЬТАТОВ РАСЧЕТОВ НА ПЕЧАТЬ PRINT
27 660 PRINT ' РЕШЕНИЕ СИСТЕМЫ УРАВНЕНИЙ ' 670 PRINT 680 FOR. 1=1 ТО N 690 PRINT '2.0! '*(' I; ') = ' !Е! ; ХбГ) 700 NEXT I 7/0 END : PUM *- программа 'GAUSSР" X количество уравнений ? 4 решение системы уравнений Х( <)а . 5763/6685700 Е 02 Х( 2) “ . 3378406/5756 Е 02 Х( 3)= . 7949/9566487 Е 01 Х( . 635054/69955 ОСТАНОВ В СТРОКЕ 7/0 Таким образом содержание компонентов в готовом сос- таве равно: хлорат натрия - 57,63%, кальций идитол спирт - 33,78%, - 7,95%, - 0,64% . * Здеоь и далее подчеркнуты данные, вводимые пользова- телем с терминала
28 Приложение 2 ПРОГРАММА "BALAMS" Текст программы и пример её выполнения /0 РЛ1МГ ’РАСЧЕТ МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА' 20 5Q PRINT ' ПРОГРАММА "BALANS*' 40 REM РАСЧЕТ БАЛОВОЙ ПРОДУКЦИИ 60 ЧЕМ toon INPUT ' ТОВАРНАЯ ПРОДУКЦИЯt ИЗДЕЛИЙ/ГОД =' QI iota INPUT ‘ВЕС ОДНОГО ИЗДЕЛИЯ, КГ = ' Q2 /020 LET Q3*= 02 *0/ /030 INPUT ' ПРОЦЕНТ ИЗДЕЛИЙ НА ИСПЫТАНИЯ = 1 А1 /040 LET 04= 03» /00/(700-А1) /050 LET QS = А/* 04//00 /060 REM /070 REM РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА ЭЛЕМЕНТОВ /060 REM /090 INPUT ПРОЦЕНТ ЭЛЕМЕНТОВ НА ИСПЫТАНИЯ — ' A2 //00 INPUT '.ПРОЦЕНТ БРАКОВАННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ АЗ ///0 LET Об « Q4 */0000//400-A2J///00-A3) //20 LET 07- АЗ.» 00//00 ИЗО LET Р4 “00-07 740 LET Об • Р4 - Q4 //50 КЕМ //60 REM НАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА ОС, ПС, ВС //70 ЯЕМ H6Q INPUT 'КОЛИЧЕСТВО ОС в ИЗДЕЛИИ , КГ «' 31 1190 INPUT 'КОЛИЧЕСТВО вс В ИЗДЕЛИИ , КГ « ' 32 /200 LET ВЗ- Q2- В1 - £>2 /2/0 1F Ь2- 0 GOTO 1260 /220 IF 63 >= 0 GOTO 1260
29 /250 PRIMТ 'СУММА ОС + ВС БОЛЬШЕ ВЕСА ИЗДЕЛИЯ ' /240 POINT 'ПОВТОРИТЕ ВВОД' /250 GOTO И80 /260 INPUT 'ВЫХОД ОС =' R /560 LET В4 = Bf/QZ = LET В5= B2/Q2 : LET Вб = B3/QZ /370 IP B2>0 GOTO 1450 /330 LET Lx / : GOTO 1500 /450 INPUT 'ВЫХОД ВС = ' L /520 LET Li = .39? /530 LET Q9=QB*b4/R 1640 LET P1=*Q9-Q9*R 1560 LET Q = Q8*B5/L /560 LET P2 = Q-Q*L /570 LET P = 08* BG/Li /530 LET V5« P - P* Li /530 LET 0 == Q9 + . 5* P /600 LET IN = Q +- ,S* P /720 INPUT 'НАЧАЛЬНАЯ ВЛАЖНОСТЬ, ОС, °/o= ' WB /725 INPUT ' КОНЕЧНАЯ ВЛАЖНОСТЬ, ОС, % - ' Vi 2 /730 LET 01= 0 • LET 02=0 /740 LET 0 ~ 0*(100 ~W2)/(/00 ~ W3) /750 LET O1= 0-01 - . . /830 LET И// = VJ : LET 142 =W /832 IF B2 > 0 GOTO /640 /836 LET VII =0 LET VJ~ Q : GOTO i8?0 /840 INPUT 'НАЧАЛЬНАЯ ВЛАЖНОСТЬ ВС, %=^' V1<1 /845 INPUT 'КОНЕЧНАЯ ВЛАЖНОСТЬ ВС, /850 LET VJ = N* (100 - VI5)/(100 - VIA) /360 LET U//= Vl-Vli : XET W ° W2 : LET 0 = 02 /870 REN\ /830 REM РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА КОМПОНЕНТОВ /880 REM
«00 input ‘количество компонентов е> изделии =' n 1910 СОМ Е(Н), F(n), 6(М) (320 LET V/ = 0 : LET Y2 = 0 1330 PRINT 1940 PRINT ‘ПРИСВОЙТЕ РАСТВОРИТЕЛЮ ИНДЕКС С МАКСИМАЛЬНЫМ'; IS50 PRINT 'ЗНАЧЕНИЕМ' : PRINT (960 FOR 1 = 7 TO N-1 1970 PRINT TAB(<0) '.2.01'РАСЧЕТ» КОМПОНЕНТА 1 = ' I (960 PRINT ГАВ(У; •“ * * 1930 PRINT 2000 INPUT ’ СОДЕРЖАНИЕ КОМПОНЕНТА В OC,0^^' U6 20/0 IF 62 >0 GOTO 2050 2020 LETU7=Q: GOTO 2040 2050 INPUT 'СОДЕРЖАНИЕ КОМПОНЕНТА В ВС, %=' 07 2040 INPUT 'ВЫХОД КОМПОНЕНТА = ' Cl 2050 LET E(l) = U6V> O/<00/С1 + U7HVJ/100/C1 2060 LET F(I) = E(I) - U6 *0/100 - U7*W/I00 2070 INPUT ‘ ВЛАЖНОСТЬ КОМПОНЕНТА ДОСУШКИ, %=' Об 2060 INPUT ‘ВЛАЖНОСТЬ КОМПОНЕНТА ПОСЛЕ СУШКИ, % = 'U9 2090 LET С2= EII) 2t0C LET Е(1) = Е(1) *( 100 - 09)/((00 - UВ) 21/0 LET 6(I) = E(I) ~ CZ 2120 LET F(0) = F(0) + F(I) 2/30 LET 6(0) = 6(0) + 6(1) 046 LET E(0) = E(Q) + E(I) 2150 LET Y1 = Yt + U6 : LET Y2 = Y2 + U7 2160 PRINT 2170 HEXT I 21W PRINT 2190 INPUT ОСТАТОЧНОЕ КОЛИЧЕСТВО РАСТВОРИТЕЛЯ 6 ОС И ВС,%’иб,< 2200 LET Y1 = YI EU6 : LET V2 = V2 + l/7 2210 LET 03 = Q*-U6/1(M! : LET W3 = Wf V7/(®
-'31 - 2220 223G 2240 2250 2260 2270 2260 2290 2300 2305 2310 2315 2320 2330 2340 2350 2360 2370 2360 2390 2400 2410 2420 2430 2440 2450 2460 2470 2460 2490 2500 РД1МТ 'КОЛИЧЕСТВО РАСТВОРИТЕЛЯ, ЗАГРУЖАЕМОЕ &' ; INPUT 'СМЕСИТЕЛЬ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ОС И BC'U6,U7 LET 04 =0- 03 : LET Щ = V/-VV3 LET E(N) = (04*Об + и/4 *1/7)/<00/.^9 LET E(0) = E(0) + E(H) LET F(N) = E(N) *.001 : LET F(0) = F(Q) + F(N) IP Y7 = /0G GOTO 2315 PRINT ' СУММАРНОЕ СОДЕРЖАНИЕ КОМПОНЕНТОВ В ОС' PRINT ‘НЕ РАВНО 100%. ПОВТОРИТЕ ВВОД1 FOR 1=0 ГО N: ECl)-Q : G(l) = 0- F(I)=0: HEXT I GOTO 1920 IF 62 <= 0 GOTO 2360 IF Y2 = /00 GOTO 2360 PRINT 'СУММАРНОЕ СОДЕРЖАНИЕ КОМПОНЕНТОВ ВВС' PRINT 'НЕ РАВНО /00%. ПОВТОРИТЕ ВВОД' GO ТО 2306 INPUT ‘ ВЫВОДИТЬ РЕЗУЛЬТАТЫ НА ПЕЧАТЬ (ДА-/,НЕТ-0)' V IT V = 0 GOTO 2390 PRINT it 1 PRINT PRINT TAB(6) 'СВОДНАЯ ТАБЛИЦА МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА' PRIN Т ТАВ(5)'-------------------------------------- PRINT PRINT ТАВ(11) 'ПРИХОД' TAB (39) 'КГ1 PRINT ТАВ(10)'-------' PRINT PRINT 'КОМПОНЕНТ1 FOR 1= t TO N PRINT '2.0! I ')' TAb(37) IFt.5! E(l) NEXT J PRINT
- Ъг - 2510 PRINT 'ИТОГО ПРИХОД ' TA6f37) E(0) 2520 PRINT 2530 PRINT ТАв(1<) 'РАСХОД' 2540 PRINT ТА 6(1Й) ' ' 2550 PRINT 2560 FOR 1*1 TO N 2510 PRINT .'2.0! 1 ') MEXAH. ПОТЕРИ' TA6(37)'.F1.51. F(l) 2560 PRINT ’ ФИ5.-ХИМ. ПОТЕРИ' TAft(37) G(l) 2590 NEXT I 2600 PRINT 2610 PRINT ' ИЗДЕЛИЯ НА ИСПЫТАНИЯ' ТАб(бТ) Q5 2620 - PRINT ' 9ЛЕМЕНТЫ НА ИСПЫТАНИЯ' ТАв(37) Q6 2630 PRINT ' БРАКОВАННЫЕ 9АЕНЕНТЫ' ТА6(67) Q7 2640 PRINT 2650 PRINT ' МЕХАНИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ ОС* ТА6(57) Р1 2660 PRINT ' ФИЗ-ХИМИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ ОС* ТА6(57) 01 2670 PRINT 2660 PRINT ' НЕХАНИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ ВС' ТАВ(37) Р2 . 2690 PRINT• <РИЗ-ХИМИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ ЕС' ТА6(57) V4T 2700 PRINT 2710 PRINT1 МЕХАНИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ ПС' ТАБ(37) V5 2720 PRINT - 2730 PRINT' ТОВАРНАЯ ПРОДУКЦИЯ ' ТА&(3?) Qu QZ 2740 PRINT 2750 .01 3 F(0) 4- 6t0)+Q5+Q6+ Q7 + Pl + 01+P2+M + V5+ Q1*Q2 2760 PRINT' ИТОГО РАСХОД ' ТА6С37) 01 2770 LET V3 = EC0) 2760 IF 6(0) C 01 THEN LET V3 = 01 2750 PRINT ' РАСХОЖДЕНИЕ В СТАТЬЯХ БАЛАНСА, %' ; 2600 PRINT ТА6(37) '2.3! A6S((E(0)-O1)/Y3 « (00) 3000 END
- 33 - : RUM РАСЧЕТ МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА ПРОГРАММА BALAMS ТОВАРНАЯ ПРОДУКЦИЯ, ИЗДЕЛИЙ/ ГОД 1000 ВЕС ОДНОГО ИЗДЕЛИЯ, КГ = 1 ПРОЦЕНТ ИЗДЕЛИЙ НА ИСПЫТАНИЯ3* < ПРОЦЕНТ ЭЛЕМЕНТОВ НА ИСПЫТАНИЯ = . 5 ПРОЦЕНТ БРАКОВАННЫХ. ЭЛЕМЕНТОВ - . 3 КОЛИЧЕСТВО ОС 6 ИЗДЕЛИИ , КГ — • 9 КОЛИЧЕСТВО ВС В ИЗДЕЛИИ, КГ = • выход ос = • 99 Т . выход вс « , 997 НАЧАЛЬНАЯ ВЛАЖНОСТЬ ОС , % « 10/1.1 4- gg/tf*.0024-5^7*.00/ КОНЕЧНАЯ ВЛАЖНОСТЬ ОС, % = 8 НАЧАЛЬНАЯ ВЛАЖНОСТЬ ВС, % = 0 КОНЕЧНАЯ ВЛАЖНОСТЬ ВС, % = ' 0 КОЛИЧЕСТВО КОМПОНЕНТОВ В ИЗДЕЛИИ =* 4 ПРИСВОЙТЕ РАСТВОРИТЕЛЮ ИНДЕКС С МАКСИМАЛЬНЫМ ЗНАЧЕНИЕМ РАСЧЕТ КОМПОНЕНТА 1= 1 СОДЕРЖАНИЕ КОМПОНЕНТА В ОС, % « СОДЕРЖАНИЕ КОМПОНЕНТА В ВС, % = ВЫХОД КОМПОНЕНТА = ВЛАЖНОСТЬ КОМПОНЕНТА ДО СУШКИ, •/, « ВЛАЖНОСТЬ КОМПОНЕНТА ПОСЛЕ СУШКИ , % « 49.675 75 .988 2 . 2
- 34 - РАСЧЕТ КОМПОНЕНТА 1=2 СОДЕРЖАНИЕ КОМПОНЕНТА В ОС, % = 49. 675 СОДЕРЖАНИЕ КОМПОНЕНТА В ВС, % = 15 ВЫХОД КОМПОНЕНТА ж .999 ВЛАЖНОСТЬ КОМПОНЕНТА ДО СУШКИ, % = О ВЛАЖНОСТЬ КОМПОНЕНТА ПОСЛЕ СУШКИ. % в 0 РАСЧЕТ КОМПОНЕНТА J = 5 СОДЕРЖАНИЕ КОМПОНЕНТА 6 ОС, % 0 СОДЕРЖАНИЕ КОМПОНЕНТА В ВС, % e /0 ВЫХОД КОМПОНЕНТА » , ggg ВЛАЖНОСТЬ КОМПОНЕНТА ДО СУШКИ, %э 0 ВЛАЖНОСТЬ КОМПОНЕНТА ПОСЛЕ СУШКИ, % ~ 0 ОСТАТОЧНОЕ КОЛИЧЕСТВО РАСТВОРИТЕЛЯ В ОС И ВС, £ .65~, 0 КОЛИЧЕСТВО РАСТВОРИТЕЛЯ, ЗАГРУЖАЕМОЕ В СМЕСИТЕЛЬ ДАЙ ПРИГОТОВЛЕНИЙ ОС И ВС 10, 0 ВЫВОДИТЬ РЕЗУЛЬТАТЫ НА ПЕЧАТЬ (ЛА-^ 1, НЕТ- 0) 1_ СВОДНАЯ ТАВЛИОА МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА ПРИХОД • кг «. “ “ ♦“ — КОМПОНЕНТ О 5.42916Е 02 4.81250Е 02 5) 7. 66738 4) 9. 39497Е 01 итого ПРИХОД 1 . 12578Е 05
- 35 РАСХОД КГ <) МЕХАН. ПОТЕРИ ФИЭ.-ХИМ. ПОТЕРИ 6.39749 д.79208 2) МЕХАН. ПОТЕРИ «РИЗ-ХИМ. ПОТЕРИ 4 .Ы2.50Е-М .00000 3) МЕХАН. ПОТЕРИ фиа-хим. потери 7 .6673SE-03 .00000 МЕХАН. ПОТЕРИ Физ-хим. ПОТЕРИ изделия НА ИСПЫТАНИЯ ЭЛЕМЕНТЫ НА ИСПЫТАНИЯ БРАКОВАННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ МЕХАНИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ ОС ФИЗ-ХИМИНЕСКИЕ ПОТЕРИ ОС 9.J9497E-02 .00000 1.O1QIOE 0/ 5.07588 3. 05469 2. 75750 8.77051Е 01 МЕХАНИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ ВС ФИЗ-ХИМИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ ВС МЕХАНИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ ПС ТОВАРНАЯ ПРОДУКЦИЯ 1.53194Е-01 .00000 1. Б5194Е-01 1.00000Е 03 ИТОГО РАСХОД . 1.12577Е 03 РАСХОЖДЕНИЕ е> СТАТЬЯХ БАЛАНСА, уо .001
36 Ineparypa I. Ллгггвв М.Я. Примеры материальных я тепловых расчетов по общей химической технологии. Учебное пособие.- Л.: Иад-во СЗПИ. 1975.- 80 с. 2. Кузнецова И.М., Бурмистрова Т.П. Методическое руковод- ство к расчету и составлению материальных балансов.- Казань: Иад-во КХТИ, 1970.- 46 с. 3. Рыжова Г.В., Шимарина Л.Е., Суворова Л.Р. В помощь курсовому и дипломному проектированию.- Казань: изд-во КХТИ, 1974.- 72 с. 4. Поадияк Н.З., Крушинский А.Н. Проектирование и обору- дование цехов порошковой металлургии.- М.: Машиностро- ение, 1965.- 299 с.
37 СОДЕРЖАНИЕ стр> Введение.........................•......... 4 I. Исходные данные и последовательность расчета . . 5 2. Расчет материального баланса сухой смеси .... 8 3. Расчет материального баланса смеси с жидкой составляющей .............................. 13 3.1. Пересчет рецептуры...................13 3.2. Учет исходной влажности компонентов и потерь при их подготовке ............. 15 4. Проверка и оформление результатов расчетов ... 20 5. Расчет материального баланса на ЭВМ.......21 Приложение I. Программа ”GAUS$P" . , .....24 Приложение 2. Программа "BALANS» 28 Литература ................................36
Кафедра высокоенергетических процессов РАСЧЕТ МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА ПИРОТЕХНИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ Методические указания Составители: Константин Александрович Суворов, Лев Николаевич Свиридов, Юрий Павлович Карпов, Александр Николаевич Головчак, Евгений Петрович Коваленко, Георгий Запрянов Запрянов Редактор: Подписано к печати 1$40- Сдано в почать /’й SS >. Формат 60x84 I/I6 Бумага типографская А 3 Уол.печ.л. Уч.-иад.л. Заказ &О Тираж 59 экз. Бесплатно Редакционно-издательский отдел ЛТИ им.Ленсовета I98OI3, Ленинград, Московский пр., 26 РТП ЛТИ им.Ленсовета I98013, Ленинград, Московский пр., 26