Синтез та моделювання дросельних схем газогідродинамічних пристроїв контролю складу речовин

Abstract

Дисертація присвячена синтезу та моделюванню дросельних схем газогідродинамічних пристроїв контролю складу речовин. В роботі на базі теорії множин вдосконалена методологія опису структур вимірювальних схем газогідродинамічних пристроїв контролю; розроблено правила синтезу і принципи моделювання структур дросельних схем таких пристроїв. Вдосконалено методику визначення функціональних можливостей газогідродинамічних пристроїв контролю складу речовин, побудованих на різних дросельних вимірювальних схемах. Синтезовано структури та розроблено математичні моделі газогідродинамічних пристроїв контролю на складених дроселях. Вирішено задачі синтезу та проектування газодинамічних дросельних пристроїв метрологічного забезпечення газоаналітичної апаратури, зокрема на базі теорії чисел розроблено нові методики для знаходження кількості та складу різних газових сумішей на виході дросельного синтезатора, що дозволяють оцінити функціональні можливості синтезаторів газових сумішей. Розроблено методику знаходження необхідної кількості дроселів в каналах компонентів синтезатора при відомому діапазоні вимірювання аналізатора (для бінарної суміші). Вищевказані результати дисертаційної роботи дають змогу синтезувати нові пристрої контролю складу речовин та пристрої метрологічного забезпечення із розширеними функціональними можливостями і таким чином розширюють область застосування газогідродинамічного методу. Диссертация посвящена синтезу и моделированию дроссельных схем газогидродинамических устройств контроля состава веществ. В работе на базе теории множеств усовершенствована методология описания структуры измерительных схем газогидродинамических устройств контроля, разработаны правила синтеза и принципы моделирования структур дроссельных схем таких устройств. Усовершенствована методика определения функциональных возможностей газогидродинамических устройств контроля состава веществ, построенных на разных дроссельных измерительных схемах. Синтезировано структуры и разработано математические модели газогидродинамических устройств контроля на составных дросселях. Решены задачи синтеза и проектирования газогидродинамических дроссельных устройств метрологического обеспечения газоаналитической аппаратуры, в частности на базе теории чисел разработаны новые методики расчета количества и состава газовых смесей на выходе дроссельного синтезатора, которые позволяют оценить функциональные возможности синтезаторов газовых смесей. Разработана методика расчета необходимого количества дросселей в каналах компонентов синтезатора при известном диапазоне измерения анализатора (для бинарной смеси). Вышеуказанные результаты диссертации дают возможность синтезировать новые устройства контроля состава веществ и устройства метрологического обеспечения с расширенными функциональными возможностями и таким образом расширяют область применения газогидродинамического метода. The dissertation is devoted to synthesis and modeling of throttling schemes of gashydrodynamic devices for substance composition control. As a result of investigations there is solved an important scientific-technical problem in the thesis namely principles of modeling and synthesis of gashydrodynamic device throttling schemes for measuring of technological parameters and control of substance composition are developed, new schemes of devices for substance composition control and devices for gas-analyzer metrological assurance with expanded functional capabilities are synthesized and in that way a range of application of gashydrodynamic method is widened. In the paper the methodology of description of structure of measuring schemes is improved on the basis of set theory by means of amplifying with new concepts of ordered sets and their transformation rules with the purpose of its using for synthesis of throttling schemes of gashydrodynamic control devices. Rules of synthesis of throttling scheme structures of gashydrodynamic devices for substance composition control are developed namely: when – element set of sorts of initial throttle elements is known we can find a set of all throttling scheme structures using amalgamation of sets (corteges) of throttles made by serial connection and operation of direct Cartesian product of sets and sets (ranks) of throttles made by parallel connection and operation of indirect product of sets. Thus it is possible to synthesize new throttling scheme structures in order to build control devices with expanded functional capabilities. Generalized models of gashydrodynamic control devices are developed using such concepts as constructive, empiric and parametric complexes of throttling schemes and measuring substance. On their basis it is possible to analyze the dependence of scheme functional capabilities on throttling scheme structure, type and number of throttle elements, substance type and to solve the problem of structure-parametric optimization of gashydrodynamic control devices. Foundations of building of gashydrodynamic control and measuring devices for measuring of various technological parameters are developed particularly at one, two, three and four throttle elements. New scheme of gashydrodynamic throttle devices for substance composition control with expanded functional capabilities are proposed and in that way a range of application of gashydrodynamic method is widened. A mathematical apparatus for description and synthesis of gasdynamic devices for gas-analyzer metrological assurance is developed on the basis of theory of number. A new analytical dependence for calculation of number of different gas mixtures at output of throttle synthesizer is proposed using the Mebius function. A method of determination of gas mixture composition at output of throttle synthesizer is developed using Euclid algorithm and a method of coprime numbers searching. They allow assessing functional capabilities of gas mixture synthesizers. On the basis of theory of number a method of determination of necessary number of throttles at component channels of synthesizer is developed (for binary mixture) when it is known an analyzer measurement range. An algorithm to automate the process of gasdynamic synthesizers designing is developed. Schemes of gasdynamic synthesizers are developed on the basis of which company “Techprylad” (Lviv) produced the synthesizers of gas mixtures “oxygen+nitrogen” to check analyzers of oxygen in smoke fumes at thermoelectric power stations and the synthesizers of gas mixtures “methane+air” to check analyzers and signaling devices of methane in air at mines.