Размещено на http://www.allbest.ru/

39

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Санкт-Петербургский Государственный Технологический Университет

Растительных Полимеров

Заочный факультет

Кафедра ИИТСУ

Курсовая работа

по дисциплине “Моделирование систем”

Свойства бумаги и особенности ее производства

Выполнил

Сергиенко С.А.

Санкт-Петербург

2012 г.

Оглавление

Задание на курсовую работу

Влияние веса 1 м² бумаги на сопротивление раздиранию в продольном направлении, сопротивление продавливанию и влажности на качество бумаги, потребительские свойства

Методы и средства определения таких характеристик бумаги как вес 1 м² бумаги, сопротивление раздиранию в продольном направлении, сопротивление продавливанию и влажность

Задание 2

Проверка однородности дисперсий

Проверка однородности средних значений

Проверка значимости коэффициентов

Список использованной литературы

Задание на курсовую работу

Часть №1. Проверка однородности экспериментальных данных

Условие

Данные получены по двум бумагоделательным машинам за одни сутки. Определяется существенно ли расхождение дисперсий для разных БДМ по одинаковым факторам. Если расхождение окажется несущественным, то можно объединить данные в один массив и этим повысить надежность результатов. Кроме того, однородность дисперсий будет свидетельствовать об одинаковой стабильности работы машин.

Задание

1. Проанализировать и дать обзор тому, как влияет вес 1 м² бумаги, сопротивление раздиранию в продольном направлении, сопротивление продавливанию и влажность на качество бумаги, потребительские свойства. - 5 стр.

2. Описать методы и средства определения таких характеристик бумаги, как вес 1 м² бумаги, сопротивление раздиранию в продольном направлении, сопротивление продавливанию и влажность. - 5 стр.

3. На основании полученных экспериментальных данных, представленных в таблице:

- проверьте однородность дисперсий;

- проверьте однородность средних значений;

- проведите проверку на наличие грубых ошибок.

4. Сделайте выводы.

Табличные значения:

Fтабл =2,07

tтабл =2,00

Влияние веса 1 м² бумаги на сопротивление раздиранию в продольном направлении, сопротивление продавливанию и влажности на качество бумаги, потребительские свойства

Технологический процесс изготовления бумаги (картона) включает следующие основные операции: аккумулирование бумажной массы; разбавление ее водой до необходимой концентрации и очистку от посторонних включений и узелков; напуск массы на сетку; формование бумажного полотна на сетке машины; прессование влажного листа и удаление избытка воды: сушку; машинную отделку и намотку бумаги (картона) в рулон. В технологическом потоке производства бумаги бумагоделательная машина -- самостоятельный агрегат, основные узлы которого установлены строго последовательно вдоль монтажной оси.

Вес (в граммах) бумажного листа площадью 1 кв. метр - плотность бумаги. Таким образом, лист бумаги плотностью 150 г/м? и площадью 1 кв. метр будет весить 150 граммов. Зачастую многие путают параметр плотности и толщины листа, пытаясь определить плотность бумаги «на ощупь». Это очень распространенное заблуждение. Листы бумаги от разных производителей, имеющие одинаковую плотность, могут различаться толщиной, поскольку имеют различную по рыхлости структуру. Не доверяйтесь осязанию - плотность бумаги можно определить лишь с использованием высокоточных электронных весов.

Сопротивление разрыву -- это усилие, требуемое для разрыва полоски материала. До определенного предела материал демонстрирует упругие и эластичные свойства. В упругой области деформация (удлинение), вызванная приложенной силой (напряжением), пропорциональна этой силе. Эта зависимость известна как закон Гука и может быть выражена следующим образом:

Напряжение (приложенная сила) = Константа х Деформация (изменение размеров)

F=E?x,

где F-- разрушающее, усилие, Е - константа, ?х -- удлинение.

Константа Е известна как модуль упругости (модуль Юнга).

Бумага и картон демонстрируют упругие свойства до определенного предела (рис. 1). Это означает, что если действие силы прекращается, образец восстанавливает свою первоначальную форму, однако выше предела упругости эта зависимость больше не действует, так как материал постепенно деформируется, вплоть до его разрыва.

Технические требования основаны на методах испытаний с фиксированной шириной полоски материала и скоростью изменения нагрузки. При этом сопротивление разрыву регистрируется как сила на единицу ширины. Сопротивление разрыву в продольном направлении выше, чем в поперечном.

Рис. 1. Зависимость напряжения от деформации, демонстрирующая упругопластические свойства. Кривая «нагрузка- удлинение»

Прочность бумаги на разрыв может выражаться разрывной длиной -- условной расчетной величиной, показывающей, при какой длине висящая полоска бумаги, закрепленная в одной точке, порвется за счет свой собственной массы.

Величина сопротивления разрыву в точке разрыва зависит от скорости изменения нагрузки. При равномерном повышении нагрузки испытания проводятся в режиме статического растяжения, а когда нагрузка прилагается резко в течение очень короткого времени -- в режиме динамического растяжения.

Последняя характеристика, определяемая как поглощение энергии растяжения (ПЭР), важна для понимания свойств бумаги, связанных с поведением многослойного бумажного мешка в испытании на сбрасывание. Это испытание является мерой работы (произведение силы и расстояния), необходимой для разрыва образца, и служит характеристикой сопротивления разрыву и относительного удлинения в процентах.

Удлинение при растяжении (разрывное удлинение).

Разрывное удлинение -- это максимальное удлинение полосы материала в испытании на разрыв, являющееся мерой эластичности. Выражается она в процентах как увеличение длины образца между зажимами по сравнению с первоначальной длиной. Удлинение в поперечном направление, больше чем в продольном.

Сопротивление раздиранию

Сопротивление раздиранию (рис. 2) -- это усилие, необходимое для увеличения разрыва в листе после сделанного в нем надреза. В большинстве случаев необходимо увеличивать сопротивление раздиранию, но в некоторых случаях требуется, что бы материал рвался чисто (например, у отрывных лент для облегчения открывания упаковки и получения доступа к содержимому).

Сопротивление продавливанию

Для испытания на сопротивление продавливанию образец бумаги или картона закрепляют над закрытым эластичной (резиновой) мембраной круглым отверстием и подвергают действию возрастающего давления до тех пор, пока образец не разрывается (рис. 3). Это испытание несложно, но в реальных условиях его связь с прочностью довольно сложна. Высокие значения сопротивления продавливанию свидетельствуют о жесткости материала. На этапе подготовки бумажной массы в нее могут быть добавлены мочевино- и меламино-формальдегидные смолы, которые способствуют сохранению значительной доли прочности бумаги как в сухом виде, так и при намокании в ходе дальнейшего использования. Сопротивление продавливанию во влажном состоянии рассчитывается на основе сравнения значений сопротивления продавливанию под действием давления в сухом состоянии и после определенного увлажнения образца. Процентное отношение значений сопротивления продавливанию в мокром и сухом состоянии соответствует степени сохранения прочности в мокром состоянии.

Рис. 2. Принцип определения сопротивления раздиранию

Рис.3. Принцип определения сопротивления продавливанию

Производство бумаги относится к отраслям промышленности, расходующим большое количество воды. В некоторых развитых странах на долю целлюлозно-бумажной промышленности приходится до 70 % промышленного использования воды. Во всех процессах бумажного производства, за исключением сухого способа изготовления бумаги, вода играет важную роль. Именно в воде происходит набухание растительных волокон, их размол, процессы наполнения, проклейки и окраски. На бумагоделательной машине бумага изготовляется из разбавленной водной суспензии. Перед каландрированием бумагу смачивают водой. Вода -- один из компонентов любого вида бумаги. Ее количество в бумаге и свойства оказывают влияние на свойства изготовляемой бумаги. Вследствие гигроскопичности и в зависимости от своего химического состава растительные волокна, из которых изготовлена бумага, впитывают из окружающего воздуха то или иное количество влаги до установления равновесия между параметрами окружающего воздуха и влажностью бумаги.

С уменьшением относительной влажности окружающего воздуха уменьшается и влажность бумаги, находящейся в этой атмосфере. Однако в обычных условиях окружающего воздуха бумага абсолютно сухой не бывает. Влияние влаги в бумаге на показатели ее механической прочности общеизвестно. Бумага, лишенная влаги (абсолютно сухая), состоит из жестких непластифицированных водой волокон и поэтому ее сопротивление излому оказывается пониженным. Вместе с тем в чрезмерно увлажненной бумаге силы связи между волокнами настолько ослаблены, что при этом снижается не только сопротивление излому, но и величина многих других показателей бумаги (например, сопротивлений разрыву или продавливанию). Таким образом, для каждого вида бумаги существует оптимальная величина влажности, при которой положительное влияние гибкости и пластичности волокон преобладает над отрицательным влиянием снижения величины межволоконных сил связи.

Поэтому у бумаги со слабо развитыми межволоконными связями даже небольшое увлажнение бумаги способствует уменьшению ее сопротивления излому, в то время как у бумаги с повышенной величиной межволоконных сил связи умеренное увлажнение влечет за собой повышение ее сопротивления излому. В зависимости от вида выпускаемой бумаги расход свежей воды на 1 т готовой продукции практически колеблется в очень широких пределах и составляет от нескольких кубических метров до 1000 и более. Даже при выработке одного и того же вида бумаги на разных предприятиях расход свежей воды весьма различен и зависит от принятых схем технологического процесса и использования оборотной воды, общей культуры производства и работы установленного оборудования.

Вывод

Существует множество факторов влияющих на качество бумаги и потребительские свойства. Так вес одного квадратного метра бумажного листа характеризует его плотность. Сопротивление раздиранию в продольном направлении, сопротивление продавливанию и влажность дают представление о прочности конечного продукта. В зависимости от того какими свойствами должна обладать бумага, при её производстве используют различные породы древесины, химические добавки, степень влажности сырья и т.д. Все этапы производства - сложные технологические процессы, находящиеся в строгой зависимости друг от друга.

Методы и средства определения таких характеристик бумаги как вес 1 м2 бумаги, сопротивление раздиранию в продольном направлении, сопротивление продавливанию и влажность

Масса квадратного метра бумаги связана с ее толщиной, так как чем толще бумага, тем она тяжелее (при условии равной плотности). Кроме того, она является показателем, который используется при расчетах расхода бумаги в зависимости от объема и тиража издания. По массе квадратного метра можно также рассчитать длину бумаги в рулоне и количество печатных листов, которые могут быть с него отпечатаны.

Масса квадратного метра определяется взвешиванием образца бумаги и пересчетом затем массы на площадь листа в один квадратный метр. Практически для этого используются специальные квадрантные весы на которых должен взвешиваться образец бумаги площадью в 0,1м?.

Для определения массы продукции площадью 1м? из каждого из десяти произвольно отобранных листов пробы вырезают по одному образцу размером (200,0±0,5)х(250,0±0,5)мм.

Допускается до определения массы целлюлозы площадью 1м? из каждого из десяти произвольно отобранных листов пробы вырезать по одному образцу размером (250,0±0,5)х(250,0±0,5)мм.

Для определения массы бумаги площадью 1м? в бобинах шириной менее 250 мм вырезают из разных мест образцы прямоугольной формы общей площадью не менее 500см?.

Образцы должны быть без складок, вмятин, морщин и других повреждений.

Образцы перед взвешиванием кондиционируют по ГОСТ 13523 при относительной влажности воздуха, температуре и в течение времени, указанных в нормативно-технической документации на продукцию.

Допускается не кондиционировать образцы целлюлозы, если влажность их соответствует установленной норме в нормативно-технической документации на конкретный вид продукции.

Каждый образец взвешивают по одному на лабораторных весах общего назначения, квадрантных весах или специальных взвешивающих устройствах. Массу продукции (волокнистых полуфабрикатов, бумаги и картона) площадью 1м? в граммах вычисляют для каждого взвешенного образца по формуле

м=M/S•10000

Сопротивление раздиранию - среднее значение усилия, необходимого для раздирания предварительно нарезанного образца бумаги (волокнистого полуфабриката, картона) выраженное в миллиньютонах (мН).

Если предварительный надрез на образце сделан в машинном направлении, то в результате получают сопротивление раздиранию в этом направлении.

Если предварительный надрез сделан в поперечном направлении, то в результате получают сопротивление раздиранию в этом направлении.

Сущность метода определения сопротивления раздиранию заключается в определении усилия, необходимого для раздирания определенной длины предварительно нарезанного испытуемого образца, состоящего из наложенных друг на друга четырех образцов, с помощью маятника, который создает это усилие при перемещении перпендикулярно к плоскости испытуемого образца. Работа, совершаемая при раздирании испытуемого образца, измеряется потерей потенциальной энергии маятника.

Среднее значение усилия раздирания (среднее арифметическое показаний - отношение проделанной работы к общей длине разрыва испытуемых образцов) указывается стрелкой или индуцируется на цифровом индикаторе приборов. Сопротивление раздиранию вычисляют, исходя из среднего значения усилия раздирания и количества образцов.

Для проведения подобных испытаний применяются прибор типа прибора Эльмендорфа.

Листы пробы кондиционируют. Условия и продолжительность кондиционирования - по нормативным документам на продукцию.

Подготовку образцов целлюлозы для испытаний проводят в тех же условиях, что и кондиционирование проб. Из десяти отобранных листов для испытаний вырезают по 4 образца прямоугольной формы или иное количество, необходимое для одновременного раздирания, указанное в НД на продукцию.

Образцы вырезают длиной от (50,0±2,0)мм до (76,0±2,0)мм в зависимости от конструкции зажимов прибора при условии соблюдения надрезной части образцов (43,0±0,5)мм.

Для нарезания образцов вместе с прибором поставляется специальный нож.

Количество образцов должно быть достаточным для проведения не менее 10 испытаний в машинном и не менее 10 в поперечном направлениях (т.е. для каждого направления вырезают не менее 40 образцов).

Образцы бумаги (картона) вырезают на расстоянии не менее 15мм от края листа. Образцы не должны иметь складок, морщин или других видимых дефектов. Водяные знаки должны быть отмечены в протоколе испытания.

Отмечают в отобранных листах пробы верхнюю и сеточною стороны м складывают верхней стороной вверх.

Образцы вырезают по одному или сразу по 4. Края образцов не должны слипаться.

Для испытания бумаги (картона) образцы вырезают в машинном и поперечном направлениях или в одном, в зависимости от указаний в НД на продукцию.

Испытания должны проводиться в тех же условиях, что и кондиционирование проб.

Испытанию одновременно подвергают 4 образца. Допускается испытывать другое количество образцов в зависимости от указаний в НД на продукцию.

Проводят 10 определений для каждого направления.

Для полуфабрикатов проводят 5 определений.

Перед испытанием прибор необходимо настроить и проверить. При необходимости следует провести калибровку прибора. Подбирают маятник или маятник с проверочными гирями так, чтобы средние показания находились в пределах от 20% до 80% шкалы прибора. Значение показаний, снимаемых за указанными пределами шкалы маятника, должны быть отмечены в протоколе испытания.

Регулируют упор прибора так, чтобы при отпускании маятника без образцов стрелка устанавливались в нулевое положение.

Устанавливают маятник и стрелку прибора в исходное положение, при котором зажимы находятся в одной плоскости, маятник упирается в край тормозной пружины, стрелка касается упора.

Образцы вставляются в зажимы до упора верхней стороной влево, закрепляют их и надрезают с помощью ножа.

При предварительно сделанном надрезе на образцах их располагают по центру между зажимом на стойке и зажимом на маятнике прибора.

Резким нажатием на тормоз освобождают маятник, с помощью которого происходит раздирание образцов. При обратном ходе маятника в момент приближения его к исходному положению отпускают тормоз.

Проводят отсчет по шкале показаний, зафиксированных стрелкой.

В приборах с Цифровым отсчетом показаний освобождение и остановка маятника должны проводиться в соответствии с инструкцией к прибору.

Возвращают маятник и стрелку в исходное положение. Вынимают испытанные образцы. Испытанию подвергают остальные образцы, располагая их так, чтобы верхняя сторона была попеременно направлена то к маятнику, то от него.

Если направление линии раздирания на одном или двух образцах отклоняется от направления линии надреза более чем на 10 мм, то полученный результат не учитывают и испытания повторяют.

Если при повторных испытаниях на двух или более испытуемых образцах направление линии раздирания отклоняется от направления линии надреза более чем на 10 мм, то результат учитывают и указывают в протоколе испытаний.

Если результаты испытаний бумаги или картона на испытуемых образцах, состоящих из четырех образцов бумаги или картона, неудовлетворительные, го испытание можно проводить с большим или меньшим количеством образцов. Количество испытуемых образцов, неравное четырем, должно быть указано в протоколе испытаний.

Определяемое значение сопротивления раздиранию зависит от Количества образцов бумаги или картона. разрываемых одновременно. Для некоторых видов бумаги расхождения в значениях определяемого сопротивления раздиранию одного образца и четырех образцов превышаю) 20 %. При сравнении результатов испытаний на четырех образцах и на двух или более (до 16» образцах расхождения в значениях значительны, но не превышают 20.

При скручивании образцов необходимо их отогнуть около зажимов в сторону маятника. Недопустимо изменение влагосодержания на испытуемом участке образца.

Сопротивление раздиранию (абсолютное сопротивление раздиранию) F. мН. вычисляют по формуле

F=F•P/n

где F - среднеарифметическое показаний по шкале, мН:

P - количество раздираемых одновременно образцов, на которое откалибрована шкала маятника для прямого отсчета сопротивления раздиранию, мН (это количество равно 4,8, 16 или 32);

n - количество одновременно раздираемых образцов (обычно 4).

Индекс сопротивления раздиранию Х, мН•м?/г, вычисляется по формуле

Х=F/g

где g? - масса испытуемого материала 1м?.

Относительное сопротивление раздиранию F, м•Н, приведенное к массе бумаги площадью 1м? 100г, вычисляют по формуле

F_отн=F100/g

При испытаниях 12 видов бумаги по данному методу сходимость результатов - около 3,5%, а воспроизводимость - 18%.

Относительная погрешность результатов испытаний ±7% при доверительной вероятности 0,95.

В протокол испытаний должны быть включены следующие данные:

- ссылка на настоящий стандарт;

- дата и место проведения испытаний;

- характеристика испытуемого образца;

- направление нарезания образцов;

- количество испытаний, если число их превышает 10;

- снимаемые показания со шкалы прибора и результаты испытаний, записанные до трех значащих цифр;

- коэффициент вариации результатов;

- сведения о применяемом приборе и цена деления шкалы маятника;

- количество одновременно испытуемых образцов;

- любое отклонение от требований стандарта, которое влияет на результат испытания;

- любое отклонение от линии надреза при раздирании образца;

- масса 1м? испытуемого материала или другой показатель, с помощью которого можно интерпретировать результаты испытания.

Для проведения испытания должен применяться прибор (рис.4), состоящий из маятника со шкалой и фрикционной стрелкой, смонтированного на стояке так, что он может свободно колебаться относительно горизонтальной оси; двух зажимов для закрепления испытуемого образца, один из которых закреплен на стойке, а другой - на маятнике.

бумага потребительское свойство

Рис.4. Прибор для определения усилия раздирания по методу Эльмендорфа.

Сопротивление продавливанию

Метод заключается в создании плавно нарастающего гидравлического давления, действующего через резиновую диафрагму на поверхность одной стороны зажатого по кольцу образца, и определении значения давления, при котором образец разрушается.

Для испытания должен применяться гидравлический прибор с электроприводом, отвечающий требованиям, указанным на чертеже и в табл. 1 и 2.



Диафрагма, передающая давление на испытуемый образец, должна быть изготовлена из эластичной резины, способной равномерно восстанавливаться после деформации в условиях многократных нагрузок. Материал и форма диафрагмы должны обеспечивать размеры стрелы выпучивания, указанные в табл. 2.

Зажимающее устройство в соответствии с чертежом и табл. 1 должно обеспечивать надежное и равномерное закрепление испытуемого образца без повреждения и полностью исключать его скольжение во время испытания.

Зажимающие поверхности прижимных колец должны быть плоскими и параллельными между собой и иметь спиральные или концентрические канавки К-образного сечения, как указано на чертеже.

Усилие прижима должно соответствовать значениям, указанным в табл. 2. Для гофрированного картона усилие прижима должно быть таким, чтобы образец не скользил и гладкие слои не деформировались.

Для измерения давления в системе прижима должны применяться манометры по ГОСТ 2405.

На приборе типа Г1ГБ для испытания полуфабрикатов и бумаги давление в системе прижима должно быть не менее 2000 кПа, на приборе типа ППС для испытания картона -- не менее 3200 кПа.

Манометры, фиксирующие давление. при котором происходит разрушение образца, должны соответствовать требованиям ГОСТ 2405, класс точности 0,6. и должны быть снабжены контрольными стрелками.

Цена деления шкалы манометров для тонких бумаг должна быть не более 10 кПа.

Гидравлическая система прибора должна быть заполнена дистиллированным глицерином по ГОСТ 6824.

Скорость подачи жидкости под диафрагму должна быть равномерной и соответствовать приведенной в табл. 2.

Пузырьки воздуха в гидравлической системе не допускаются.

Автоматическое устройство должно прекращать подачу жидкости в момент разрыва образна.

Для испытания полуфабрикатов изготовляют по пять отливок: для древесной массы -- по ГОСТ 16296. для целлюлозы -- по ГОСТ 14363.4. На каждой отливке намечают два места для испытания.

От листов пробы бумаги и картона произвольно отбирают 10 листов для испытания и из каждого вырезают по два образца, делая пометку на одной и той же стороне всех образцов. Размеры образца должны быть такими, чтобы он перекрывал всю поверхность прижимного кольца.

Образцы должны быть без морщин и повреждений, по возможности без водяных знаков.

Образцы подвергают кондиционированию по ГОСТ 13523. Относительная влажность, температура и время кондиционирования должны быть указаны в стандартах на конкретную продукцию.

Испытания проводят в тех же атмосферных условиях, при которых проводили кондиционирование образцов.

Образец помешают на нижнее прижимное кольцо прибора так, чтобы перекрывалась вся поверхность кольца. 'Закрепляют образец в прижимном устройстве испытуемой стороной вниз и постепенно повышают гидравлическое давление до разрушения образца.

Отсчет показаний манометра проводят с точностью до 1 деления шкалы. Измеряемая величина должна находиться в пределах от 25 до 75 % максимального значения шкалы, но не выходя за пределы от 15 до 85 % полной градуировки.

Проводят по пять определений на каждой стороне для волокнистых полуфабрикатов и по десять определений на каждой стороне для бумаги и картона.

При наличии соответствующих указаний в стандартах на конкретную продукцию проводят односторонние испытания десяти образцов.

Бумагу с низким значением сопротивления продавливанию испытывают в виде стопы из нескольких образцов, при условии, что сопротивление продавливанию стопы должно составлять не менее 70 кПа. Все образцы в стопе должны быть ориентированы параллельно и положены одной и той же стороной вверх: полученное значение сопротивления продавливанию следует делить на количество образцов.

Абсолютное сопротивление продавливанию Р , кПа, вычисляют по формуле

где S_p -- сумма показаний манометра для всех испытаний кПа;

n -- количество выполненных испытаний;

Индекс продавливания X, кПа/г, вычисляют по формуле

За окончательный результат испытания принимают среднее арифметическое результатов всех испытаний для обеих сторон, либо отдельно для каждой стороны, в зависимости от указаний в нормативно-технической документации на конкретную продукцию.

Результаты испытания округляют до трех значащих цифр.

Относительная погрешность определения сопротивления продавливанию не превышает ±9 % при доверительной вероятности 0.95.

Определение влажности

Метод применяется для влажных или воздушно-сухих образцов целлюлозы, которые не содержат каких-либо веществ, кроме воды, улетучивающихся при установленной температуре сушки. Метод используется для образцов, отобранных для проведения химических и физических анализов в лабораторных условиях, когда одновременно требуется определить и содержание сухого вещества

Метод не применяется для определения сухого вещества в суспензии целлюлозы или для определения товарной массы партии.

Метод может применяться для определения содержания сухого вещества (влажности) в других видах волокнистых полуфабрикатов для проведения физико-химических испытаний, а также для определения влажности волокнистого полуфабриката партии.

Содержание сухого вещества в образце целлюлозы - отношение массы испытуемого образца после сушки до постоянной массы при температуре (105±2)°С в определенных условиях к его массе до высушивания. Содержание сухого вещества выражается в процентах.

Влажность образца волокнистого полуфабриката - отношение массы воды, рассчитанной как разность между массой образца до высушивания и его массой после высушивания при определенных условиях, к массе образца до высушивания. Влажность выражается в процентах.

Суммарное содержание сухого вещества и влажности составляет 100%.

Оборудование

Обычное лабораторное оборудование:

Сосуды для взвешивания образцов водопаронепроницаемые, с притертыми пробками.

Сушильный шкаф обеспечивающий температуру (105 ±2) °С, имеющий вентиляцию.

Весы с погрешностью взвешивания не более 0,001 г.

Эксикатор.

Подготовка образца

Образец целлюлозы разрезают или разрывают на кусочки определенного размера в соответствии с методом испытания, для которого выполняют определение содержания сухого вещества.

При транспортировании образцов целлюлозы следует принять меры предосторожности во избежание изменения их влажности. Образцы, которые сохранялись в герметически закрывающихся банках или полиэтиленовых пакетах, быстро разрывают и взвешивают, чтобы сократить до минимума изменение содержания влаги.

Методика испытания

Около 10 г целлюлозы взвешивают с точностью до третьего десятичного знака в закрытом, предварительно высушенном и взвешенном сосуде. Допускается уменьшение навески до 2 г. Затем открывают сосуд и помещают его с испытуемым образцом и крышкой в сушильный шкаф при температуре (105±2)°С на время. необходимое для достижения постоянной массы. Считают. что образец достиг постоянной массы, если различие между результатами двух последующих взвешиваний не превышает 0,1% исходной массы испытуемого образца. Время сушки между двумя последующими взвешиваниями должно составлять не более половины минимального времени первоначальной сушки.

По окончании сушки сосуд с испытуемым образцом закрывают крышкой и охлаждают в эксикаторе в течение 45 мин или другого времени, необходимого для достижения комнатной температуры. Контролируют температуру термометром, помещенным в эксикатор.

После охлаждения уравновешивают давление воздуха внутри и снаружи сосуда, быстро приоткрыв и закрыв крышку. Затем сосуд с содержимым взвешивают.

Примечание. В процессе сушки не рекомендуется помешать в сушильный шкаф новую порцию образцов. Время сушки -- не менее 3 ч и не более 16 ч.

Выполняют два параллельных определения или более, если это указало в методе, для которого определяют содержание сухого вещества.

Для определения влажности волокнистого полуфабриката партии всю отобранную среднюю пробу взвешивают с точностью до второго десятичного знака и помещают в сушильный шкаф. Испытания проводят, как указано выше

Метод высушивания в сушильном шкафу применяется также при возникновении разногласий между изготовителем и потребителем.

Выражение результатов

Содержание сухого вещества (А), выраженное в процентах по массе, рассчитывают по формуле

Х=m1/m2·100%

где m1-- масса образца до высушивания, г; m2-- масса образца после высушивания, г.

За окончательный результат испытания принимают среднее арифметическое всех параллельных определений сухого вещества, округленное до первого десятичного знака.

Расхождение между параллельными определениями не должно превышать 0.1 %.

Влажность волокнистого полуфабриката партии (W), выраженную а процентах по массе, рассчитывают по формуле

W=(m-m1)/m·100

где m -- масса пробы до высушивания, г; m1--масса пробы после высушивания, г.

Результат округляют с точностью до первого десятичного знака.

Протокол испытания

Протокол испытания должен включать следующие данные:

а) ссылку на использующийся стандарт;

б) всю информацию, необходимую для полной идентификации образца;

в) результаты, выряженные в процентах;

г) все необычные явления, наблюдаемые в процессе испытания;

д) любые операции, не установленные в настоящем стандарте или считающиеся необязательными, но которые могут повлиять на результат.

Экспресс-методы определения содержания сухого вещества или влажности

Методы основаны на высушивании подготовленной пробы волокнистого полуфабриката до постоянной массы. Считают, что образец достиг постоянной массы, если различие между результатами двух последующих взвешиваний не превышает 0.1% исходной массы испытуемого образца.

Высушивание образцов лампой инфракрасного излучения.

Отбор проб и подготовка к испытанию

Для проведения испытаний применяют оборудование, указанное ранее, кроме сушильного шкафа, прибор дли ускоренной сушки бумаги типа УСБ-М с лампой инфракрасного излучения мощностью 500 Вт. Обеспечивающей температуру (100--130) ?С; автотрансформатор лабораторный, очки защитные темные, пинцет.

Взвешивают 2--10 г испытуемого образца с точностью до третьего десятичного знака в закрытом, предварительно высушенном и изношенном сосуде. Открывают сосуд и помешают его с испытуемым образцом и крышкой под лампу инфракрасного излучения на подставку, установленную на расстоянии 9-10 см от лампы. Время высушивания до постоянной массы зависит от первоначальной влажности образца и устанавливается опытным путем.

По окончании сушки сосуд, не вынося из-под лампы, закрывают крышкой, помешают в эксикатор, охлаждают до температуры окружающей среды, взвешивают с точностью до третьего десятичного знака. Повторную сушку, для проверки достижения постоянной массы, проводят в течение 3 мин.

Испытания проводит в темных защитных очках.

Выполняют два параллельных определения или более, если это указано в методе, для которого определяют содержание сухого вещества или влажности.

Расхождение между параллельными определениями не должно превышать 0.2%.

Высушивание образцов электронагревательным прибором.

Метод применяется для определения влажности волокнистого полуфабриката партии.

Для проведения испытаний применяют следующее оборудование:

-весы с погрешностью взвешивания не более 0,01 г.

-электронагревательный прибор с прижимным устройством и автоматическим регулированием температуры в пределах 100-150 ?С.

Из банки или полиэтиленового пакета достают подготовленные образцы, быстро взвешивают с точность до второго десятичного знака, помешают их на предварительно нагретую выпуклую металлическую поверхность прибора, прижимают сеткой и высушивают до постоянной массы. Ориентировочное время высушивания -- 10 мин. По окончания высушивания образцы помещают в эксикатор, охлаждают до температуры окружающей среды, контролируя температуру помещенным в эксикатор термометром, и взвешивают с точностью до второго десятичною знака. Повторную сушку для проверки достижения постоянной массы проходят в течение 3--5 мин.

Испытаниям подлежат все образцы, отобранные для определения содержания сухого вещества или влажности и сохраняющиеся до проведения испытаний в герметически закрывающихся банках или плотно завязанных полиэтиленовых пакетах.

Вывод

Определения таких характеристик бумаги, как вес 1 м² бумаги, сопротивление раздиранию в продольном направлении, сопротивление продавливанию и влажность - это трудные, процессы, требующие подготовленной материальной базы, а так же достаточно высокой квалификации персонала, проводящего исследования. Многократные повторения измерений дают более точные сведения о искомом параметре.

Задание 2

Таблица Вар. 10. Данные анализа бумаги, выработанной на БДМ №1 и БДМ №2

№ана-лиза	БДМ №1	№анализа	БДМ №2
	Вес 1 м2, г	Сопро-тивле-ние раз-диран-ию, г	Сопротив-ление продавли-ваниюкгм/см2	Влаж-ность,%		Вес 1 м2, г	Сопро-тивле-ние раз-диран-ию, г	Сопротив-ление продавли-ваниюкгм/см2	Влаж-ность,%
1	78	105	3,5	7,7	1	83	101	3,0	8,2
2	79	99	3,4	7,2	2	84	111	3,1	7,6
3	75	101	3,3	7,4	3	82	112	3,1	8,6
4	76	99	3,5	8,2	4	82	108	3,4	8,5
5	80	104	3,3	7,6	5	82	109	3,3	8,0
6	83	102	3,6	7,9	6	82	112	3,1	9,5
7	79	104	3,6	8,5	7	82	104	3,4	8,5
8	78	104	3,5	7,3	8	82	100	3,3	8,0
9	81	101	3,4	7,0	9	80	104	3,1	6,4
10	80	101	3,3	7,5	10	79	100	3,3	6,2
11	81	108	3,2	8,0	11	81	104	3,1	6,0
12	83	111	3,0	8,1	12	83	108	3,4	8,5
13	78	112	3,4	8,1	13	85	104	3,2	8,1
14	78	98	3,2	6,0	14	82	105	3,0	6,0
15	83	100	3,3	7,5	15	80	101	3,1	6,1
16	84	104	3,3	7,5	16	85	116	3,1	7,0
17	81	102	3,2	6,0	17	79	104	3,2	6,0
18	79	96	3,2	6,2	18	80	104	3,2	6,1
19	81	103	3,2	8,1	19	81	96	3,2	6,1
20	83	108	3,3	7,9	20	81	92	3,2	9,0
21	76	118	3,1	9,1	21	82	104	3,1	7,6
22	81	102	3,1	8,8	22	81	101	3,1	8,5
23	81	108	3,0	7,0	23	83	107	3,0	9,2
24	82	112	3,3	8,0	24	86	104	3,2	8,5
25	76	108	3,4	8,5	25	83	100	3,1	7,0
26	78	104	3,5	8,6	26	79	102	3,0	8,0
27	82	105	3,5	8,5	27	81	120	3,3	8,1
28	79	108	3,5	9,0	28	80	114	3,1	8,4
29	78	101	3,5	7,2	29	79	95	3,1	8,0
30	75	111	3,1	8,0	30	79	100	3,1	8,0
					31	78	101	3,2	8,1
					32	82	103	3,1	9,0

Fтабл =2,07

tтабл =2,00

На основании полученных экспериментальных данных, представленных в таблице:

-проверить однородность дисперсий;

-проверить однородность средних значений;

-провезти проверку на наличие грубых ошибок.

Проверка однородности дисперсий.

Для проверки однородности дисперсий различных данных используем критерий Фишера.

F - критерий Фишера является параметрическим критерием и используется для сравнения дисперсий двух вариационных рядов. Эмпирическое значение критерия вычисляется по формуле:

где - большая дисперсия, - меньшая дисперсия рассматриваемых вариационных рядов.

Если вычисленное значение критерия Fэмп больше критического для определенного уровня значимости и соответствующих чисел степеней свободы для числителя и знаменателя, то дисперсии считаются различными. Иными словами, проверяется гипотеза, состоящая в том, что генеральные дисперсии рассматриваемых совокупностей равны между собой: H0={Dx=Dy}.

Критическое значение критерия Фишера следует определять по специальной таблице, исходя из уровня значимости б и степеней свободы числителя (n1-1) и знаменателя (n2-1).

Описание критерия

Заданы две выборки .

Обозначим через и дисперсии выборок и , и -- выборочные оценки дисперсий и :

;

,

где

-- выборочные средние выборок и .

Дополнительное предположение: выборки и являются нормальными. Критерий Фишера чувствителен к нарушению предположения о нормальности.

Нулевая гипотеза:

Статистика критерия Фишера:

имеет распределение Фишера с и степенями свободы. Обычно в числителе ставится большая из двух сравниваемых дисперсий. Тогда критической областью критерия является правый хвост распределения Фишера, что соответствует альтернативной гипотезе .

Критерий (при уровне значимости ):

против альтернативы

если или , то нулевая гипотеза отвергается в пользу альтернативы .

против альтернативы

если , то нулевая гипотеза отвергается в пользу альтернативы ;

где есть -квантиль распределения Фишера с и степенями свободы.

Взяв данные из таблицы, рассчитаем среднее значение веса бумаги выработанной на первой БДМ. Для этого сложим все полученные результаты и разделим на количество анализов.

х_ср=23,88/30=79,6

Для второй БДМ

х_ср=26,08/32=81,5

По формуле найдем дисперсию выборки.

S²=6.455 для БДМ-1

Для второй БДМ

S²=3,667

По формуле находим F=1,756

Те же самые формулы используем для сопротивления раздиранию.

S²=24,378 для БДМ-1

S²=31,837 для БДМ-2

F=1,306

Сопротивление продавливанию.

S²=0,028 для БДМ-1

S²=0,013 для БДМ-2

F=2.154

Влажность.

S²=0,668 для БДМ-1

S²=1,153 для БДМ-2

F=1,726

Дальше необходимо сравнить F_табл. и F_расч. Если F_табл. > F_расч то две выборки однородны по дисперсии

Fтабл =2,07

Вывод

Из полученных данных видно, что во всех анализах, кроме сопротивления продавливанию обе выборки однородны по дисперсии и следовательно принадлежат одной генеральной совокупности, а имеющиеся отличии обусловлены случайным характером выборок. В этом случае любые оценки рассчитываемые по этим двум выборкам будут оценками одних и тех же генеральных значений, по этому целесообразно объединить две эти выборки в одну, для того чтобы увеличить количество степеней свободы.

В случае сопротивления продавливания, различия обусловлены не случайно, выборки относятся к разным генеральным совокупностям.

Проверка однородности средних значений.

Для проверки однородности средних значений используем критерий Стьюдента.

Уровень значимости t-критерия равен вероятности ошибочно отвергнуть гипотезу о равенстве выборочных средних двух выборок, когда в действительности эта гипотеза имеет место.

Подставив в формулу соответствующие значения, получим следующие параметры для веса:

S²=5,148

S=2,269

t=3.294

Для сопротивления раздиранию:

S²=28.232

S=5.313

t=0.052

Для сопротивления продавливанию:

S²=0,02

S=0,142

t=4,351

Для влажности:

S²=0,919

S=0,958

t=0,146

Вывод

Данный критерий используется для проверки однородности средних значений. Необходимо сравнить t_расч. и t_табл. В случае если t_расч. > t_табл. то данные однородны по средним значениям и следовательно данные можно отнести к одной генеральной выборки. t_табл=2,00 следовательно данные однородны только для сопротивления раздиранию и влажности.

Проверка значимости коэффициентов.

ПФЭ - система опытов содержащих всевозможные не повторяющиеся уровни всех возможных факторов.

Условия проведения полного трехфакторного эксперимента

Вар.5

Характеристики плана	х1	Х2	Х3
Нулевой уровень	238	0,33	0,53
Интервал варьирования	15	0,05	0,1

Матрица планирования и результаты трехфакторного эксперимента

Опыт	Матрица планирования	Целевая функция
	Х1	Х2	Х3	Х1 Х2	Х1 Х3	Х2 Х3	yэ	yp
1	-	-	-				14.2
2	+	-	-				39.8
3	-	+	-				12.4
4	+	+	-				49
5	-	-	+				5.2
6	+	-	+				25.3
7	-	+	+				6.3
8	+	+	+				24.2

Заполним таблицу

Матрица планирования и результаты трехфакторного эксперимента

Опыт	Матрица планирования	Целевая функция
	Х1	Х2	Х3	Х1 Х2	Х1 Х3	Х2 Х3	yэ	yp
1	-	-	-	+	+	+	14.2
2	+	-	-	-	-	+	39.8
3	-	+	-	-	+	-	12.4
4	+	+	-	+	-	-	49
5	-	-	+	+	-	-	5.2
6	+	-	+	-	+	-	25.3
7	-	+	+	-	-	+	6.3
8	+	+	+	+	+	+	24.2

Запишем уравнение регрессии

y=b₀+b₁x₁+ b₂x₂+ b₃x₃+ b_1.2x₁x₂+ b_1.3x₁x₃+ b_2.3x₂x₃

Дальше необходимо найти коэффициенты.

Свободный коэффициент b₀ находим по формуле.

N - количество опытов

b₀=176,4/8=22,05

b_i вычисляется с учетом знака в опыте.

В конечном итоге получаем:

b₁=12,525

b₂=0,925

b₃= -6,8

b_1,2=1,1

b_1,3= -3,025

b_2,3= -0,925

Подставив полученные коэффициенты в уравнение регрессии получим следующее:

y=22,05+12,525x₁+ 0,925x₂-6,8x₃+ b_1.2x₁x₂+ 1,1x₁x₃-0,925x₂x₃

Теперь необходимо проверить значимость коэффициентов регрессии. Это можно сделать сравнив расчетный коэффициент Стьюдента t_расч. с t_табл. равным 4,3.

t_расч. найдем по формуле:

S_b - дисперсия реграционного выражения, рассчитывается по формуле:

= ,

Где N - количество опытов,

а - вычисляется серией опытов одним и тем же прибором и является дисперсией воспроизводимости, в нашем случае S²_y=1,1.

После соответствующих вычислений получим:

=0.138

=0.371

t_расч.0=59,464

t_расч.1=33,777

t_расч.2=2,495

t_расч.3=18,338

t_расч.1,2=2,966

t_расч.1,3=8,158

t_расч.2,3=2,495

Вычеркнем из уравнения не значимые коэффициенты:

y=22.08+12,525x₁-6.8 x₃-3.025 x₁ x₃

Найдем все y^p; x₁, x₃, x_1,3 дают только знак:

y^p₁=13,33

y^p₂=44,43

y^p₃=13,33

y^p₄=44,43

y^p₅= -0,27

y^p₆=24,78

y^p₇=5,78

y^p₈=30,83

Перепишем таблицу без не значимых столбцов и заполним найденными y^p.

Опыт	Матрица планирования	Целевая функция
	Х1	Х3	Х1 Х3	yэ	yp
1	-	-	+	14.2	13,33
2	+	-	-	39.8	44,43
3	-	-	+	12.4	13,33
4	+	-	-	49	44,43
5	-	+	-	5.2	5,78
6	+	+	+	25.3	24,78
7	-	+	-	6.3	5,78
8	+	+	+	24.2	30,83

Далее необходимо произвести расчет адекватности модели по критерию Фишера.

F=S²_адекв./ S²_y,

где S²_y=1,1

S²_адекв.=44,513

F=40,467

Вывод

Так как условие: F_расч.? F_табл. не выполняется, следовательно, данная модель неадекватна и не может быть использована для технологического процесса.

Список использованной литературы

1. Примаков С.Ф. “Производство бумаги” 1987г.

2. Фляте Д.М. “Технология бумаги” 1988г.

3. ГОСТ 13525.8-86

4. ГОСТ 16932-93

5. ГОСТ 13525.3-97

6. ГОСТ 13199-88

7. “Моделирование систем” - конспект лекций

8. http://vsegost.com/Catalog/18/18959.shtml

9. http://www.bumcompany.com/index.php?id=29

10. Данные из интернета

Размещено на Allbest