Библиографическое описание:

Пахомова Ю. В., Скрипникова С. Г., Сироткин А. О., Загребнев Р. С. Электронная справочно-обучающая система поддержки научных разработок // Молодой ученый. — 2016. — №6. — С. 157-159.



В статье представлены подходы, разрабатываемые авторами на кафедре «Технологические процессы, аппараты и техносферная безопасность» по внедрению результатов научных исследований в практику обучения бакалавров и магистров.

Ключевые слова: курс, исследование, дисперсная система, кинетика, сушка, система.

Практический курс большинства дисциплин, входящих в систему подготовки бакалавров и магистров, как правило, включает в себя выполнение лабораторных работ, расчет и обоснование полученных при выполнении лабораторных работ результатов, практикум решения типовых задач и курсовое проектирование.

Наибольшую важность для освоения и применения современных знаний имеет возможность переноса полученных в результате проведения научных исследований данных в учебную практику. Особенно это касается лекционного материала и исследовательских курсовых проектов.

При выполнении курсового проекта студент не только углубляет свои знания в теоретической и практической стороне рассматриваемого процесса, но и приобретает навыки самостоятельного научного исследования, поиска правильного пути решения конкретных практических задач, понимания взаимосвязи научной гипотезы или закона с экспериментом, а также закрепляет полученные ранее теоретические знания и практические навыки.

Приведем пример подобного перехода знаний из области научных исследований в область учебных курсов. На кафедре «Технологические процессы, аппараты и техносферная безопасность» проводились исследования по сушке капель жидких дисперсных продуктов.

В процессе высушивания капель исследуемых жидкостей (воды, эталона, послеспиртовой барды) изменялась форма поверхности капли, ее размер и цвет поверхности. Для решения задач тепло-массопереноса знание истинной формы капли в заданный момент времени является весьма важным.

Проводились эксперименты по изучению кинетики сушки капель воды и жидкой послеспиртовой барды на твердой горизонтальной диффузионно-непроницаемой подложке [1, с. 633].

В качестве подложки был выбран фторопластовый диск. Адгезия воды к поверхности подложки минимальная. Это подтверждается визуальными наблюдениями за процессом нанесения капли на поверхность и процессом одностороннего бокового обдува подложки с каплей. Так например, при скорости обдува около 5 м/с капля начинает деформироваться и уноситься с подложки. Дальнейшее увеличение скорости воздуха (более 7 м/с) приводит к полному сдуву капли воды с подложки.

Жидкая барда может содержать до 93 % воды. Однако ее смачивающие способности гораздо выше, чем у воды. Нами проводились эксперименты по определению угла смачивания барды и фторопласта, однако они показали, что имеется сильная зависимость угла смачивания от свежести барды, режима работы бражной колонны и чистоты поверхности фторопласта [4, с. 621].

Можно утверждать, что барда имеет хорошую адгезию к фторопласту и угол смачивания может лежать в диапазоне от 45 до 90 град. Капля барды, нанесенная на дисковую фторопластовую подложку сохраняет форму при боковом обдуве при скоростях воздуха до 8–9 м/с.

Для анализа характера изменения формы и размеров высыхающих капель использовалась макро-фото-видеосъемка. Как показал анализ видеозаписей характер высыхания капли воды и капли жидкой барды разный. Для воды характерно изменение положения линии контакта жидкость-твердое тело во времени (т.н. режим депиннинга) [5, с. 278].

Для жидкой барды наоборот, характерно постоянство положения линии контакта жидкость-твердое тело во времени (т.н. режим пиннинга). В процессе испарения капли жидкой барды с поверхности подложки толщина капли постоянно изменяется, а диаметр капли остается постоянным

Полученные результаты исследований обладают научной новизной, их применение при обучении студентов по курсам «Процессы и аппараты химических производств» и «Математическое моделирование технологических процессов» является весьма актуальной задачей.

На кафедре «Технологические процессы, аппараты и техносферная безопасность» существуют, составленные на основе многолетнего опыта, разнообразные задания, методические указания по выполнению типовых лабораторных и курсовых работ, связанных с тематикой сушки жидких дисперсных продуктов [2, с.339].

Теоретический материал по расчетам типовых процессов и аппаратов химической технологии широко представлен в специальной литературе, выдается на теоретических занятиях, лекциях и частично в процессе практических занятий по решению типовых задач.

Наибольшую трудность при конкретных расчетах у студентов вызывает доступ к надежным справочным данным, таким как стандартные размеры и виды конструкций аппаратов и их составных частей, типовые размеры деталей, физико-химические свойства различных материалов. Эти данные разрознены по справочной литературе и зачастую физически недоступны для студента.

Поэтому, для систематизации теоретических и практических данных по существующим на кафедре «Технологические процессы, аппараты и техносферная безопасность» курсам создана электронная обучающая справочная система, имеющая возможность постоянного систематизированного обновления, за счет добавления в нее результатов научных исследований [3, с 293].

В процессе создания системы были пройдены следующие этапы разработки и развития проекта:

  1. Разработана структура электронной системы;
  2. Определен состав необходимых баз данных и проведено их предварительное заполнение;
  3. Разработана система запросов к базам данных;
  4. Произведено Альфа тестирование полученной системы.

В результате предварительного тестирования системы был произведен учет недостатков системы и пожеланий тестировавших. Была выработана схема общей подсистемы запросов к базам данных и система дополнения новыми знаниями.

В результате в системе имеется теоретическая часть, часть с примерами решения типовых задач, система контекстного поиска и помощи к теоретической части и части примеров.

На данный момент производится дальнейшее тестирование электронной системы в области объединения баз данных, подсистемы запросов, теоретической части, части примеров, контекстной помощи и поиска в единый программный комплекс.

Разработанная система объединяет обширные теоретические знания в рассматриваемых в курсах «Процессы и аппараты химических производств» и «Математическое моделирование технологических процессов» областях тепло-массобмена со всеми необходимыми для расчетов и проектирования справочными данными. Представление справочных данных в электронном виде позволяет эффективно использовать их в расчетных программах на ЭВМ.

Учебный материал представлен в системе в текстовом виде снабженном рисунками, гиперссылками, контекстной справкой и поиском. Представление теоретических данных в текстовом виде, снабженном рисунками, позволяет студенту на экране компьютера ознакомиться с расчетом данного процесса, просмотреть принцип и методы решения задачи, посмотреть общий вид аппаратов и связанные с ними графики и диаграммы.

Использование гиперссылок (текстовых, графических и звуковых) позволяет сделать обычный текстовый документ нагляднее, а главное создает возможность навигации по документу и переход к отмеченным разработчиком местам документа.

Контекстная справка внутри документа позволяет выдать на экран определенные справочные данные, которые не приводятся в тексте.

Пример расчета процесса сушки содержит

 алгоритм расчета кинетики сушки

 блок-схема алгоритма расчета на ЭВМ

 результаты расчет с использованием описанных выше возможностей системы.

Расчет аппарата с использованием возможностей системы включет в себя справочную информацию об использовании системы как программного продукта, а также указания по практическому применению тех или иных данных полученных с помощью компьютера. Справочная информация об использовании системы как программного продукта, представляет собой описание возможностей системы, принципа ее работы. Она дает ответы на вопросы об установке системы на компьютер, конфигурировании системы и работы с ней.

Литература:

  1. Пахомов, А. Н. Возможности самоорганизации дисперсных систем при сушке на подложке / А. Н. Пахомов, Ю. В. Пахомова, Е. А. Ильин // Вестник Тамбовского государственного технического университета. — 2012.- Т. 18, № 3, — С.633–637
  2. Пахомов, А. Н. Расчет кинетики сушки капли жидкости на подложке / А. Н. Пахомов, Б.Ш. Д. Аль Саиди, Е. А. Ильин // Вестник Тамбовского государственного технического университета. — 2013. — Т.19, № 2, — С. 339–345.
  3. Пахомов, А. Н. Алгоритм расчета кинетики испарения капли с диффузионно-непроницаемой подложки / А. Н. Пахомов, Е. А. Ильин // «Вопросы современной науки и практики». — Университет им. В. И. Вернадского, № 2(45), 2013 г. — С. 292–296
  4. Пахомов, А. Н. Типы кинетических кривых, получаемых при сушке капель жидких дисперсных продуктов/ А. Н. Пахомов, Ю. В. Пахомова // Химическая технология. 2014. № 10.- С. 620–623.
  5. Пахомова, Ю. В. Выбор характерных высушиваемых пастообразных материалов/Ю. В. Пахомова, Д. А. Кривопалова, В. В. Кочетов, М. А. Мамедова// Молодой ученый. 2015. № 10 (90).- С. 277–279.
Основные термины (генерируются автоматически): кафедре «Технологические процессы, капли жидкой барды, техносферная безопасность», капли воды, капель жидких дисперсных, сушке капель жидких, типовых задач, научных исследований, послеспиртовой барды, испарения капли, решения типовых задач, жидких дисперсных продуктов, аппараты химических производств», поверхности подложки, подложки толщина капли, испарения капли жидкой, кинетики сушки капли, жидкой послеспиртовой барды, жидкой барды разный, сдуву капли воды.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle