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BFC系列充气柜三工位机构改造优化案例+研究所+徐礼烽

BFC系列充气柜三工位机构改造优化案例+研究所+徐礼烽
BFC系列充气柜三工位机构改造优化案例+研究所+徐礼烽

BFC系列充气柜三工位机构改造优化案例

我司自主研发的BFC系列充气柜的三工位机构(原机构总图如图1所示)根据最初结构方案下单生产并经实际试验后,发现存在一些结构上的不合理之处,为了能通过手动和电动的方式让三工位隔离开关能顺利进行合闸,隔离和接地三种操作,为了三工位机构拆装、检验、维修方便,也为了避免因部件之间的干涉而产生运作不畅顺,有必要结合实践的经验和设计者的思考来优化三工位机构的结构,对三工位机构进行改良,改良后能顺利进行合闸、分闸、接地等操作,且拆装方便、运行顺畅(改进优化后新机构总图如图2所示)。

下面就各个改良点作出详细分析:

1.旧方案(如图3所示)的机构箱外壳采取的是板材焊接的方式,拆装的时候不方便,往往都要整块焊接体卸掉才能接触到里面的部件,在拆装的过程中往往会在边角位置、不平整位置与其他部件产生干涉、卡壳的现象。而新方案(如图4所示)的机构箱采取的是板材装配的方式(活装式),用螺栓螺母紧固连接,大大降低了拆装的难度,而且可以针对某个部位而拆卸该部位对应的板材就可以,不需要整个机构箱都拆卸。

2.旧方案(如图5所示)的连接杆装配采用的是联接杆两端分别和连臂和联接头装配,三者用螺栓轴向连接,联接杆较长,连臂和联接头较短,三者共同组成了连接杆的主要长度躯干。新方案(如图6所示)的连接杆装配采用的是联接杆两端分别和连臂和联接头装配(活装式),中部有垂直于轴方向的螺栓联接,连臂较长,联接杆和联接头较短,三者共同组成了连接杆的主要长度躯干。如连接杆在柜体中的位置图所示,新方案拆装连杆时比较方便,直接用扳手拆掉中部垂直于轴向的连接螺栓就可以,旧方案中要想拆卸联接杆,要先拆掉拐臂,比较麻烦。(连接杆在柜体中的位置图如图7所示)

3.旧方案(如图8所示)中的指示板位于整个三工位机构的外部,指示板的孔是圆孔,新方案(如图9所示)中指示板前有一块带有凹槽的面板,指示板的孔是圆少了下面一截的孔。改良之处在于凹槽能限制指示板的小手柄左右摇摆幅度太大而导致转轴II焊接体的轴与指示板的孔发生变形,从而产生错位连接现象,

新指示板的孔形状也能很好地限制孔轴之间发生相对运动。

4.转轴II焊接体上连接两块回转板之间的轴,旧方案中该轴较长,长88mm,右边的回转板距离机构箱后板的距离是56mm;新方案中该轴较短,长58mm,右边的回转板距离机构箱后板的距离是66mm。要想拆卸那两条小轴就只能把它引到右边回转板与机构箱后板之间的距离空隙拆下或者整条转轴II焊接拆下。很明显,旧方案(如图10所示)只能将整条转轴II拆下,而新方案(如图11所示)可以把它引到右边回转板与机构箱后板之间的距离空隙拆下,因此新方案较容易拆卸。

5.旧方案(如图12所示)中限位板焊接用的是一般六角螺栓,新方案(如图13所示)中限位板焊接用的是沉头螺栓,整项改进可以有效避免与辅助开关拐臂与拉杆发生干涉,从而避免运作不畅。

6.新方案(如图15所示)比旧方案(如图14所示)多了一个跟断路器互锁的微动开关,这样更加安全可靠。

7.旧方案(如图16所示)中跟微动开关接触的凸轮是一块整体,用一颗螺栓紧固,凸轮的孔是圆孔,在联动轴转动时较容易会与轴发生相对转动,从而二者发生错位;而新方案(如图17所示)中凸轮是由几块较薄的凸轮重合紧贴于一体,凸轮的孔是圆少了下面一截的孔,在联动轴转动时不会与轴发生相对转动,所以他们的相对位置不会有太大改变,且新方案的重叠式凸轮比较容易拆卸。

以下总结改良的各个细节:

1.机构箱变为活装式;

2.连接杆变为活装式;

3.指示板增添面板凹槽,限制其摇摆幅度过大,指示板的孔与轴紧密联接,不

产生相对转动;

4.转轴II焊接中两回转板间的小轴长度缩短,使其便于拆卸;

5.限位板一般六角螺栓变为沉头螺栓;

6.增添一个微动开关,可锁断路器;

7.跟微动开关接触的凸轮由一个整体变为重叠一体式,凸轮的孔与轴紧密联接,

不产生相对转动。

本三工位机构的机械联锁详细介绍:

为了防止误操作真空断路器(VCB)、三工位隔离开关(ES-接点端、DS-隔离端)、C-GIS的各开关装置相互之间设置有机械联锁和电气联锁。

机械电气联锁基本内容(如图18所示):

VCB处于合闸位置时,DS/ES不能操作;DS/ES在操作过程中,VCB不能合闸;DS (ES)在操作过程中,ES(DS)不能操作;DS(ES)处于合闸位置时,ES(DS)不能合闸;DS(ES)手动操作和电动操作互锁;进、出线柜一次电缆回路失压时,ES方可合闸。

BFC采用全新的杆件联锁设计(如图19所示),真空断路器在合闸操作过程中或处于合闸位置时,三工位隔离开关闭锁,不能操作;三工位开关在操作过程中,真空断路器闭锁,不能合闸操作。

BFC-40.5型三工位隔离开关采用槽轮机构(如图20、21所示),可电动、手动操作,操作力小,结构简单、安全可靠,指示明确。结合三工位隔离开关运动轨迹利用机构合闸过死点设计,保证三工位隔离开关处于合闸位置触头不会被动分离,提高运行的安全性。

设计新颖三工位主轴刀闸(如图22所示)介绍:

主触头采用片弹簧压装触指结构;多触指并排导电,安全性好。充分考虑电流的集肤效应,有效地利用导体材料,导电能力强;散热好;温升低。对导电动触头、静触头受力结构优化设计,使导电触指顺序插入及退出,有效解决了合分闸力大的问题。

研究所:徐礼烽

合成工艺的优化

合成工艺的优化 有机合成工艺优化是物理化学与有机化学相结合的产物,是用化学动力学的方法解决有机合成的实际问题,是将化学动力学的基本概念转化为有机合成的实用技术。 转化率是消耗的原料的摩尔数除于原料的初始摩尔数。 选择性为生成目标产物所消耗的原料摩尔数除于消耗的原料的摩尔数。 收率为反应生成目标产物所消耗的原料的摩尔数除于原料的初始摩尔数。 转化率×选择性= 收率 反应中消耗的原料一部分生成了目标产物,一部分生成了杂质,少量原料依然存在于反应体系中。 反应的目标是提高收率,但是影响收率的因素较多,使问题复杂化。 化学动力学的研究目标是提高选择性,即尽量使消耗的原料转化为主产物。 只有温度和浓度是影响选择性的主要因素。在一定转化率下,主副产物之和是一个常数,副产物减少必然带来主产物增加。 提高转化率可以采取延长反应时间,升高温度,增加反应物的浓度,从反应体系中移出产物等措施。

而选择性虽只是温度和浓度的函数,看似简单,却远比转化率关系复杂。因此将研究复杂的收率问题转化为研究选择性和转化率的问题,可简化研究过程。 2.选择性研究的主要影响因素 提高主反应的选择性就是抑制副反应,副反应不外平行副反应和连串副反应两种类型。平行副反应是指副反应与主反应同时进行,一般消耗一种或几种相同的原料,而连串副反应是指主产物继续与某一组分进行反应。主副反应的竞争是主副反应速度的竞争,反应速度取决于反应的活化能和各反应组分的反应级数,两个因素与温度和各组分的浓度有关。因此选择性取决于温度效应和浓度效应。可是,活化能与反应级数的绝对值很难确定。但是我们没有必要知道它们的绝对值,只需知道主副反应之间活化能的相对大小与主副反应对某一组分的反应级数的相对大小就行了。我们知道,升高温度有利于活化能高的反应,降低温度有利于活化能低的反应,因此选择反应温度条件的理论依据是主副反应活化能的相对大小,而不是绝对大小。 (1)温度范围的选择:在两个反应温度下做同一合成实验时,可以根据监测主副产物的相对含量来判断主副反应活化能的相对大小,由此判断是低温还是高温有利于主反应,从而缩小了温度选择的范围。实际经验中,一般采取极限温度的方式,低温和高温,再加上二者的中间温度,可判断出反应温度对反应选择性的影响趋势。 (2)某一组分浓度的选择:在同一温度下(第一步已经选择好的温度下),将某一组分滴加(此组分为低浓度,其他组分就是高浓

机械优化设计实例(人字架优化)讲课教案

人字架的优化设计 一、问题描述 如图1所示的人字架由两个钢管组成,其顶点受外力2F=3×105N 。已知人字架跨度2B=152 cm,钢管壁厚T=0.25cm,钢管材料的弹性模量E=2.15 10? MPa ,材料密度p=7.8×103 kg /m ,许用压应力δy =420 MPa 。求钢管压应力δ不超过许用压应力 δy 和失稳临界应力 δc 的条件下,人字架的高h 和钢管平均直径D 使钢管总质量m 为最小。 二、分析 设计变量:平均直径D 、高度h 三、数学建模 所设计的空心传动轴应满足以下条件: (1) 强度约束条件 即 δ≤?? ????y δ 经整理得 ( ) []y hTD h B F δπ≤+2 122 (2) 稳定性约束条件: []c δδ≤ ( ) ( ) ( ) 2 22 222 122 8h B D T E hTD h B F ++≤+ππ (3)取值范围:

12010≤≤D 1000200≤≤h 则目标函数为:()22 13 57760010 5224.122min x x x f +?=- 约束条件为:0420577600106)(2 12 2 41≤-+?=x Tx x X g π () 057760025.63272.259078577600106)(2 2 212 12 2 42≤++-+?= X x x x Tx x g π010)(13≤-=x X g 0120)(14≤-=x X g 0200)(25≤-=x X g 01000)(26≤-=x X g 四、优化方法、编程及结果分析 1优化方法 综合上述分析可得优化数学模型为:()T x x X 21,=;)(min x f ;()0..≤x g t s i 。 考察该模型,它是一个具有2个设计变量,6个约束条件的有约束非线性的单目标最优化问题,属于小型优化设计,故采用SUMT 惩罚函数内点法求解。 2方法原理 内点惩罚函数法简称内点法,这种方法将新目标函数定义于可行域内,序列迭代点在可行域内逐步逼近约束边界上的最优点。内点法只能用来求解具有不等式约束的优化问题。 对于只具有不等式约束的优化问题

机械优化设计——复合形方法及源程序

机械优化设计——复合形方法及源程序 (一) 题目:用复合形法求约束优化问题 ()()()2221645min -+-=x x x f ;0642 2211≤--=x x g ;01013≤-=x g 的最优解。 基本思路:在可行域中构造一个具有K 个顶点的初始复合形。对该复合形各顶点的目标函数值进行比较,找到目标函数值最大的顶点(即最坏点),然后按一定的法则求出目标函数值有所下降的可行的新点,并用此点代替最坏点,构成新的复合形,复合形的形状每改变一次,就向最优点移动一步,直至逼近最优点。 (二) 复合形法的计算步骤 1)选择复合形的顶点数k ,一般取n k n 21≤≤+,在可行域内构成具有k 个顶点的初始复合形。 2)计算复合形个顶点的目标函数值,比较其大小,找出最好点x L 、最坏点x H 、及此坏点x G .. 3)计算除去最坏点x H 以外的(k-1)个顶点的中心x C 。判别x C 是否可行,若x C 为可行点,则转步骤4);若x C 为非可行点,则重新确定设计变量的下限和上限值,即令C L x b x a ==,,然后转步骤1),重新构造初始复合形。 4)按式()H C C R x x x x -+=α计算反射点x R,必要时改变反射系数α的值,直至反射成功,即满足式()()()()H R R j x f x f m j x g

机械优化设计案例分析

优化设计案例分析 优化设计是在给定的设计指标和限制条件下,运用最优化原理和方法,在电子计算机上进行自动调优计算,从而选定出最优设计参数,使设计指标达到最优值。该最优设计参数就是一个最优设计方案。所谓设计指标,就机械设计而言,一般是指重量轻、能耗小、刚性大、成本低等;所谓限制条件,是指强度要求、刚度要求、尺寸范围要求等。 设计变量选择 一个设计方案可以用一组基本参数的数值来表示,这些基本参数可以是构件尺寸等几何量,也可以是质量等物理量,还可以是应力、变形等表示工作性能的导出量。在设计过程中进行选择并最终必须确定的各项独立的基本参数,称作设计变量,又叫做优化参数。在充分了解设计要求的基础上,根据各设计参数对目标函数的影响程度分析其主次,尽量减少设计变量的数目,以简化优化设计问题。注意各设计变量应相互独立,避免耦合情况的发生,否则会使目标函数出现“山脊”或“沟谷”,给优化带来困难。 目标函数与约束的确定 对于一般机械,可按重量最轻或体积最小建立目标函数;对应力集中现象突出的构件,以应力集中系数最小为目标;对精密仪器,应按其精度最高或误差最小的要求建立目标函数。约束条件是就工程设计本身而提出的对设计变量取值范围的限制条件,目前尚无一套完整的评价方法来检验哪些约束是必须,哪些约束是可忽略的,通常是凭经验取舍,不可避免会带来模型和现实系统的不相吻合。在最优化设计问题中,可以只有一个目标函数,称为单目标函数。当在同一设计中要提出多个目标函数时,这种问题称为多目标函数的最优化问题。在一般的机械最优化设计中,多目标函数的情况较多。目标函数愈多,设计的综合效果愈好,但问题的求解亦愈复杂。对于复杂的问题,要建立能反映客观工程实际的、完善的数学模型往往会遇到很多困难,有时甚至比求解更为复杂。这时要抓住关键因素,适当忽略不重要的成分,使问题合理简化,以易于列出数学模型,这样不仅可节省时间,有时也会改善优化结果。 数学模型确立 数学模型越精确,设计变量越多,维数越大,建模越复杂,优化进程越慢;但数学模型忽略过多元素,则难以确切凸现结构的特殊之处。故要结合工程实际和优化设计经验,把握与研究目标相关程度大的因素,尽可能的建立确切、简洁的数学模型。然后通过基于统计理论的检验方法———t 检验/F 检验/ X2检验/ 拟合优度检验等,分析模型的置信区间,对模型有效性进行评价,提高模型的准确度。 下面以机票销售策略案例进行说明 某航空公司每天有三个航班服务于A, B, C, H四个城市,其中城市H是可供转机使用的, 三个航班的出发地-目的地分别为AH, HB, HC,可搭乘旅客的最大数量分别为120人, 100人, 110人, 机票的价格分头等舱和经济舱两类. 经过市场调查,公司销售部得到了每天旅客的相关信息, 见表1. 该公司应该在每条航线上分别分配多少头等舱和经济舱的机票?

有机合成工艺优化

有机合成工艺优化 1.合成工艺的优化主要就是反应选择性研究有机合成工艺优化是物理化学与有机化学相结合的产物,是用化学动力学的方法解决有机合成的实际问题,是将化学动力学的基本概念转化为有 机合成的实用技术。 首先分清三个基本概念转化率、选择性、收率。转化率是消耗的原料的摩尔数除于原料的初始摩尔数。选择性为生成目标产物所消耗的原料摩尔数除于消耗的原料的摩尔数。收率为反应生成目标产物所消耗的原料的摩尔数除于原料的初始摩尔数。可见,收率为转化率与选择性的乘积。可以这样理解这三个概念,反应中消耗的原料一部分生成了目标产物,一部分生成了杂质,为有效好的原料依然存在于反应体系中。生成目标产物的那部分原料与消耗的原料之比为选择性,与初始原料之比为收率,消耗的原料与初始原料之比为转化率。 反应的目标是提高收率,但是影响收率的因素较多,使问题复杂化。化学动力学的研究目标是提高选择性,即尽量使消耗的原料转化为主产物。只有温度和浓度是影响选择性的主要因素。在一定转化率下,主副产物之和是一个常数,副产物减少必然带来主产物增加。提高转化率可以采取延长反应时间,升高温度,增加反应物的浓度,从反应体系中移出产物等措施。而选择性虽只是温度和浓度的函数,看似简单,却远比转化率关系复杂。因此将研究复杂的收率问题转化为研究选择性和转化率的问题,可简化研究过程。 2.选择性研究的主要影响因素提高主反应的选择性就是抑制副反应,副反应不外平行副反应和连串副反应两种类型。 平行副反应是指副反应与主反应同时进行,一般消耗一种或几种相同的原料,而连串副反应是指主产物继续与某一组分进行反应。主副反应的竞争是主副反应速度的竞争,反应速度取决于反应的活化能和各反应组分的反应级数,两个因素与温度和各组分的浓度有关。因此选择性取决于温度效应和浓度效应。可是,活化能与反应级数的绝对值很难确定。但是我们没有必要知道它们的绝对值,只需知道主副反应之间活化能的相对大小与主副反应对某一组分的反应级数的相对大小就行了。我们知道,升高温度有利于活化能高的反应,降低温度有利于活化能低的反应,因此选择反应温度条件的理论依据是主副反应活化能的相对大小,而不是绝对大小。 (1)温度范围的选择:在两个反应温度下做同一合成实验时,可以根据监测主副产物的相对含量来判断主副反应活化能的相对大小,由此判断是低温还是高温有利于主反应,从而缩小了温 度选择的范围。实际经验中,一般采取极限温度的方式,低温和高温,再加上二者的中间温度, 可判断出反应温度对反应选择性的影响趋势。 (2)某一组分浓度的选择:在同一温度下(第一步已经选择好的温度下),将某一组分滴加(此组分为低浓度,其他组分就是高浓度)或一次性加入(此组分为高浓度,其他组分就是低 浓度)进行反应,就可根据监测主副产物的相对含量来判断该组分是低浓度还是高浓度有利于主 反应。确定了某一组分的浓度影响,接下来就是研究该组分的最佳配比问题。相同的条件下,再 确定其他组分浓度的影响。 (3)溶剂的影响: (4)酸碱强度的影响: (5)催化剂的影响: 3.定性反应产物 动力学研究方法要求副反应最小,而其他方法要求主反应最大。因此研究反应的选择性, 搞清副反应的产物结构是必要地前提。在条件允许的情况下,应尽量分析反应混合物的全部组 分,包括主产物,各种副产物,分析他们在气相色谱、液相色谱或薄层色谱上的相对位置和相对 大小。从而可以看出各组分的相对大小及各组分随温度和浓度条件不同的变化。对不同的副反应 采取不同的抑制方法。 (1)首先搞清反应过程中那些副产物生成;(2)重点找出含量较多的副产物的结构,因 为只有抑制了主要副反应,才能显著提高主反应的选择性;(3)根据主要副产物的结构,研究

机械优化设计方法论文

浅析机械优化设计方法基本理论 【摘要】在机械优化设计的实践中,机械优化设计是一种非常重要的现代设计方法,能从众多的设计方案中找出最佳方案,从而大大提高设计的效率和质量。每一种优化方法都是针对某一种问题而产生的,都有各自的特点和各自的应用领城。在综合大量文献的基础上,总结机械优化设计的特点,着重分析常用的机械优化设计方法,包括无约束优化设计方法、约束优化设计方法、基因遗传算方法等并提出评判的主 要性能指标。 【关键词】机械;优化设计;方法特点;评价指标 一、机械优化概述 机械优化设计是适应生产现代化要求发展起来的一门科学,它包括机械优化设计、机械零部件优化设计、机械结构参数和形状的优化设计等诸多内容。该领域的研究和应用进展非常迅速,并且取得了可观的经济效益,在科技发达国家已将优化设计列为科技人员的基本职业训练项目。随着科技的发展,现代化机械优化设计方法主要以数学规划为核心,以计算机为工具,向着多变量、多目标、高效率、高精度方向发展。]1[ 优化设计方法的分类优化设计的类别很多,从不同的角度出发,可以做出各种不同的分类。按目标函数的多少,可分为单目标优化设计方法和多目标优化设计方法按维数,可分为一维优化设计方法和多维优化设计方法按约束情况,可分为无约束优化设计方法和约束优化设计方法按寻优途径,可分为数值法、解析法、图解法、实验法和情况研究法按优化设计问题能否用数学模型表达,可分为能用数学模型表达的优化设计问题其寻优途径为数学方法,如数学规划法、最优控制法等。 1.1 设计变量 设计变量是指在设计过程中进行选择并最终必须确定的各项独立参数,在优化过程中,这些参数就是自变量,一旦设计变量全部确定,设计方案也就完全确定了。设计变量的数目确定优化设计的维数,设计变量数目越多,设计空间的维数越大。优化设计工作越复杂,同时效益也越显著,因此在选择设计变量时。必须兼顾优化效果的显著性和优化过程的复杂性。

2020年(医疗药品管理)年化学制药工艺学教案

(医疗药品管理)年化学制药工艺学教案

青岛科技大学教师授课教案 课程名称:化学制药工艺学 课程性质:必修 授课教师:吴汝林 教师职称:高级工程师 授课对象:制药工程专业 授课时数:32学时 教学日期:2010/2011学年第2学期采用教材:化学制药工艺学 授课方式:课堂辅助多媒体教学

第一章绪论 本章说明: 1、本章节的教学目的与要求 掌握化学制药工艺学研究的内容; 熟悉化学制药工业的特点; 了解化学制药工业的特征与发展方向。 2、本章授课的主要内容 化学制药工艺学研究的内容,学习这门学科的重要性,化学制药工业与其它化学行业的区别,对目前化学制药的世界发展动向保证学生有一定的了解。 通过本门课的学习,学生能建立化学合成药物研究及生产的方法和途径。以典型案例讲解,明确化学合成药物工业化生产的知识,提高在实际工作中分析问题和解决问题的能力。 3、本章重点:化学制药工艺学研究的内容及化学制药工业的特点。 本章难点:新药研发的步骤和程序。

4、采用多媒体课件辅助教学 5、参考教材: 陈建茹主编,化学制药工艺学北京:医药科技出版社1996 王效山王建主编,制药工艺学北京:科学技术出版社2003 第一节化学制药工艺学的研究对象和内容 一、什么是化学制药工艺学 研究化学合成药物的合成路线,工艺原理,工业生产过程,实现生产过程最优化的一门科学。 涉及学科: 有机化学分析化学物理化学药物化学药物合成反应制药化工过程及设备,它与其它化工学科及医学、生物学有着不可分割的联系。

二、化学制药工艺学研究的内容 1 制定出药物及其工艺路线(包括仿制药物和创新药物) 研究方案 依据遴选药物周密的调查研究如药理作用 临床疗效 药物特性 已有的合成路线等 写出调查报告,并进行信息搜集工作,创造性的设计及选择出工艺路线。 2 开展实验室工艺研究 对单元反应操作方法工艺技术条件设备要求劳动保护安全生产及“三废”防治等进行考察,进行数据分析整理,完成各项工作指标,最后形成实验室工作报告 3 中试放大确定生产工艺的工业化生产线 4 试生产稳定后制定出该产品的生产工艺规程

有机合成工艺优化.doc

有机合成工艺优化方法学---心得 1.合成工艺的优化主要就是反应选择性研究 有机合成工艺优化是物理化学与有机化学相结合的产物,是用化学动力学的方法解决有机合成的实际问题,是将化学动力学的基本概念转化为有机合成的实用技术。 首先分清三个基本概念转化率、选择性、收率。转化率是消耗的原料的摩尔数除于原料的初始摩尔数。选择性为生成目标产物所消耗的原料摩尔数除于消耗的原料的摩尔数。收率为反应生成目标产物所消耗的原料的摩尔数除于原料的初始摩尔数。可见,收率为转化率与选择性的乘积。可以这样理解这三个概念,反应中消耗的原料一部分生成了目标产物,一部分生成了杂质,为有效好的原料依然存在于反应体系中。生成目标产物的那部分原料与消耗的原料之比为选择性,与初始原料之比为收率,消耗的原料与初始原料之比为转化率。 反应的目标是提高收率,但是影响收率的因素较多,使问题复杂化。化学动力学的研究目标是提高选择性,即尽量使消耗的原料转化为主产物。只有温度和浓度是影响选择性的主要因素。在一定转化率下,主副产物之和是一个常数,副产物减少必然带来主产物增加。提高转化率可以采取延长反应时间,升高温度,增加反应物的浓度,从反应体系中移出产物等措施。而选择性虽只是温度和浓度的函数,看似简单,却远比转化率关系复杂。因此将研究复杂的收率问题转化为研究选择性和转化率的问题,可简化研究过程。 2.选择性研究的主要影响因素 提高主反应的选择性就是抑制副反应,副反应不外平行副反应和连串副反应两种类型。平行副反应是指副反应与主反应同时进行,一般消耗一种或几种相同的原料,而连串副反应是指主产物继续与某一组分进行反应。主副反应的竞争是主副反应速度的竞争,反应速度取决于反应的活化能和各反应组分的反应级数,两个因素与温度和各组分的浓度有关。因此选择性取决于温度效应和浓度效应。可是,活化能与反应级数的绝对值很难确定。但是我们没有必要知道它们的绝对值,只需知道主副反应之间活化能的相对大小与主副反应对某一组分的反应级数的相对大小就行了。我们知道,升高温度有利于活化能高的反应,降低温度有利于活化能低的反应,因此选择反应温度条件的理论依据是主副反应活化能的相对大小,而不是绝对大小。 (1)温度范围的选择:在两个反应温度下做同一合成实验时,可以根据监测主副产物的相对含量来判断主副反应活化能的相对大小,由此判断是低温还是高温有利于主反应,从而缩小了温度选择的范围。实际经验中,一般采取极限温度的方式,低温和高温,再加上二者的中间温度,可判断出反应温度对反应选择性的影响趋势。 (2)某一组分浓度的选择:在同一温度下(第一步已经选择好的温度下),将某一组分滴加(此组分为低浓度,其他组分就是高浓度)或一次性加入(此组分为高浓度,其他组分就是低浓度)进行反应,就可根据监测主副产物的相对含量来判断该组分是低浓度还是高浓度有利于主反应。确定了某一组分的浓度影响,接下来就是研究该组分的最佳配比问题。相同的条件下,再确定其他组分浓度的影响。 (3)溶剂的影响: (4)酸碱强度的影响: (5)催化剂的影响: 3.定性反应产物 动力学研究方法要求副反应最小,而其他方法要求主反应最大。因此研究反应的选择性,搞清副反应的产物结构是必要地前提。在条件允许的情况下,应尽量分析反应混合物的全部组分,包括主产物,各种副产物,分析他们在气相色谱、液相色谱或薄层色谱上的相对位

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机械优化设计案例1 1. 题目 对一对单级圆柱齿轮减速器,以体积最小为目标进行优化设计。 2.已知条件 已知数输入功p=58kw ,输入转速n 1=1000r/min ,齿数比u=5,齿轮的许用应力[δ]H =550Mpa ,许用弯曲应力[δ]F =400Mpa 。 3.建立优化模型 3.1问题分析及设计变量的确定 由已知条件得求在满足零件刚度和强度条件下,使减速器体积最小的各项设计参数。由于齿轮和轴的尺寸(即壳体内的零件)是决定减速器体积的依据,故可按它们的体积之和最小的原则建立目标函数。 单机圆柱齿轮减速器的齿轮和轴的体积可近似的表示为: ] 3228)6.110(05.005.2)10(8.0[25.087)(25.0))((25.0)(25.0)(25.02221222122212222122121222 212221202 22222222121z z z z z z z z z z z g g z z d d l d d m u m z b bd m u m z b b d b u z m b d b z m d d d d l c d d D c b d d b d d b v +++---+---+-=++++- ----+-=πππππππ 式中符号意义由结构图给出,其计算公式为 b c d m u m z d d d m u m z D m z d m z d z z g g 2.0) 6.110(25.0,6.110,21022122211=--==-=== 由上式知,齿数比给定之后,体积取决于b 、z 1 、m 、l 、d z1 和d z2 六个参数,则设计变量可取为 T z z T d d l m z b x x x x x x x ][][21165 4321 == 3.2目标函数为 min )32286.18.092.0858575.4(785398.0)(26252624252463163212 51261231232123221→++++-+-+-+=x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x f 3.3约束条件的建立 1)为避免发生根切,应有min z z ≥17=,得

药物合成与制药工艺

药物合成与制药工艺课程设计 指导老师: ☆药物化学:李家明 ☆制药工艺学:李传润 设计名称:罗美昔布的合成工艺流程设计设计时间: 2012.3.1-2012.5.12 班级: 09 制药工程 小组成员:边术梓(09313001) 蔡华代(09313002) 陈捷(09313003)

课程设计说明书目录 一.前言 (3) (一)基本介绍………………………………………………-- (二)相关信息………………………………………………-- (三)药理学作用……………………………………………-- 二.部分GMP要求…………………………………………………-- 三.设计资料……………………………………………………-- 四.工艺路线选择………………………………………………-- 五.制法及流程说明……………………………………………-- 六.物料衡算……………………………………………………-- (一)物料衡算基准………………………………………-- (二)物料衡算过程………………………………………-- (三)物料平衡表………………………………………………-- (四)原料消耗定额……………………………………………-- (五)物料衡算图………………………………………………-- 七.能量衡算……………………………………………………-- (一)设备的热量衡算………………………………………-- (二)加热剂、冷却剂、压缩空气的计算……………………-- (三)设备选型………………………………………………-- (四)设备流程图…………………………………………--八.总结…………………………………………………………--九.参考文献…………………………………………………………--

关于工艺流程优化的分析

关于化工工艺流程优化的分析 摘要:工艺流程的优化属于化工系统工程学研究的范围,它主要是研究在一定的条件下,如何用最合适的生产路线和生产设备,以及最节省的投资和操作费用,合成最佳的工艺流程。工艺流程也是实现产品生产的技术路线,通过对工艺流程的研究及优化,能够尽可能的挖掘出设备的潜能,找到生产瓶颈,寻求解决的途径,以达到产量高、功耗低和效益高的生产目标。 关键字:工艺流程,优化 一、化学工艺、化工工艺流程基本概念 化学工艺,即化工技术或化学生产技术,指将原料物主要经过化学反应转变为产品的方法和过程,包括实现这一转变的全部措施。化学工艺在高等学校的课程设置中,有工业化学和化学工艺学,两种课程仅在名称上不同,其内容均与上述化学生产技术的一般内容大体相似。化学生产过程一般地可概括为三个主要步骤:①原料处理。为了使原料符合进行化学反应所要求的状态和规格,根据具体情况,不同的原料需要经过进化、提浓、混合、乳化或粉碎(对固体原料)等多种不同的预处理。②化学反应。这是生产的关键步骤。经过预处理的原料,在一定的温度、压力等条件下进行反应,以达到所要求的反应转化率和收率。反应类型是多样的,可以是氧化、还原、复分解、磺化、异构化、聚合、焙烧等。通过化学反应,获得目的产物或其混合物。③产品精制。将由化学反应得到的混合物进行分离,除去副产物或杂质,以获得符合组成规格的产品。以上每一步都需在特定的设备中,在一定的操作条件下完成所要求的化学的和物理的转变。 化工工艺流程是由若干个具有独立的化工过程的工序所组成的,其结构一般都比较复杂,如果对整个工艺流程寻优,则涉及的影响因素及变量的数目太多,而不容易做出优化结论,如果把流程分解成一若干化工过程表示的工序,先对每个单一的化工过程寻优,则可运用有关的化学工程理论进行优化分析。在生产过程控制中,工艺优化是以原有生产工艺为基础,通过对生产流程、工艺条件、原辅料的深入研究,针对生产关键、工艺薄弱环节,组织技术人员改进工艺,使生产成本降低,生产过程、工艺条件达到最优化。对生产工艺流程的优化,除了技术上的参数优化调整、设备优化改造外,要想获得更大的突破、尤其是解决瓶颈

药物合成技术

课程超市入选课程申请表

《制药工艺学》课程教学大纲 适用专业制药工艺学 学时72 学分 4 第一部分课程说明 课程代码:050053 课程名称:制药工艺学 开课学期:4 课程类型:职业方向课 课程的性质和任务: 本课程是生物化工工艺专业的必修课。通过这门课程的理论和实践教学的学习,使学生能够掌握药物合成及相关职业所必需的基本理论知识、基本方法和基本操作技能,为毕业后很快胜任药厂不同制剂岗位群工作奠定坚实的基础。 本门课程与其他课程关系: 本课程是生物化工工艺类专业学生学习药物合成的专业课程。前导课程为《生物化学》、《微生物》、《药物化学》和其专业相关的生产工艺类知识。 推荐教材及参考书: 《现代生物制药工艺学》(高职高专教材)辛秀兰化学工业出版社 《现代生物制药工艺学》(高职高专教材)李家洲中国轻工业出版社 第二部分教学内容纲要 一、教学内容及要求 第1部分: 课程内容:绪论 教学要求:1、药物合成技术的研究现象和内容 2、制药工业的特点 3、制药工业的现状及发展趋势 第2部分: 课程内容:酰化反应技术 教学要求:1、酰化反应 2、应用实例——阿司匹林的合成 3、实验实训——阿司匹林的合成和精制 第3部分: 课程内容:还原反应技术

教学要求:1、还原反应 2、应用实例——对乙酰氨基酚的合成 3、实验实训——对乙酰氨基酚的实验室合成 第4部分: 课程内容:卤化反应技术 教学要求:1、卤化反应 2、应用实例——诺氟沙星的合成 3、实验实训——诺氟沙星的实验室合成 第5部分: 课程内容:烃化反应技术 教学要求:1、烃化反应 2、应用实例——磺胺甲噁唑的合成 第6部分: 课程内容:缩合反应技术 教学要求:1、缩合反应 2、光学异构药物的拆分 3、应用实例——氯霉素的合成技术 4、氯霉素生产中的综合利用与“三废”处理 5、实验实训——氯霉素的实验室合成 第7部分: 课程内容:氧化反应技术 教学要求:1、氧化反应及常用氧化剂 2、消除反应 3、应用实例——氢化可的松的合成技术 第8部分: 课程内容:发酵制药技术 教学要求:1、微生物发酵制药技术 2、维生素C概述 3、应用实例——莱氏法生产维生素C工艺原理和过程 4、应用实例——两步发酵法生产维生素C工艺过程 5、莱氏法和两步发酵法的比较及维生素C收率的计算 6、维生素C生产中“三废”治理和综合利用 第9部分: 课程内容:溶剂和催化剂应用技术 教学要求:1、溶剂对化学反应的影响 2、催化剂对化学反应的影响 3、抗生素的概述 4、半合成青霉素的合成技术

机械优化设计方法基本理论

机械优化设计方法基本理论 一、机械优化概述 机械优化设计是适应生产现代化要求发展起来的一门科学,它包括机械优化设计、机械零部件优化设计、机械结构参数和形状的优化设计等诸多内容。该领域的研究和应用进展非常迅速,并且取得了可观的经济效益,在科技发达国家已将优化设计列为科技人员的基本职业训练项目。随着科技的发展,现代化机械优化设计方法主要以数学规划为核心,以计算机为工具,向着多变量、多目标、高效率、高精度方向发展。]1[ 优化设计方法的分类优化设计的类别很多,从不同的角度出发,可以做出各种不同的分类。按目标函数的多少,可分为单目标优化设计方法和多目标优化设计方法按维数,可分为一维优化设计方法和多维优化设计方法按约束情况,可分为无约束优化设计方法和约束优化设计方法按寻优途径,可分为数值法、解析法、图解法、实验法和情况研究法按优化设计问题能否用数学模型表达,可分为能用数学模型表达的优化设计问题其寻优途径为数学方法,如数学规划法、最优控制法等 1.1 设计变量 设计变量是指在设计过程中进行选择并最终必须确定的各项独立参数,在优化过程中,这些参数就是自变量,一旦设计变量全部确定,设计方案也就完全确定了。设计变量的数目确定优化设计的维数,设计变量数目越多,设计空间的维数越大。优化设计工作越复杂,同时效益也越显著,因此在选择设计变量时。必须兼顾优化效果的显著性和优化过程的复杂性。 1.2 约束条件 约束条件是设计变量间或设计变量本身应该遵循的限制条件,按表达方式可分为等式约束和不等式约束。按性质分为性能约束和边界约束,按作用可分为起作用约束和不起作用约束。针对优化设计设计数学模型要素的不同情况,可将优化设计方法分类如下。约束条件的形式有显约束和隐约束两种,前者是对某个或某组设计变量的直接限制,后者则是对某个或某组变量的间接限制。等式约束对设计变量的约束严格,起着降低设计变量自由度的作用。优化设计的过程就是在设计变量的允许范围内,找出一组优化的设计变量值,使得目标函数达到最优值。

制药工艺学填空题

填空题 第二章药物合成工艺路线的设计和选择填空题 (1)对于有明显结构特点及功能基特点的化合物,一般可采用(类型反应法)进行设计。 (2)对于有明显结构对称性特点的化合物,一般可采用(分子对称法)进行设计。 (3)对于具有较为复杂的基本骨架结构和多功能系的药物,可根据基本骨架的组合方式和 构成方法、功能基引入和转化等情况,采用(逐步综合法)进行工艺路线设计。 (4)对于化合物中具有明显结合点的药物可采取(倒推法)进行工艺路线设计。 (5) 在对化学结构复杂的药物合成工艺进行设计时,当文献资料无现成的设计方法,或 有但不适合用语工业生产,多般采用(模拟类推法)法。 (6)对药物的结构剖析的目的是:(首先是分清主环与基本结构、功能基与侧链,以及 它们的结合情况,以便选择结合的部位;其次考虑主环的形成方法、基本碳架的组合方式、功能基与侧链的形成方式与引入顺序。若系手征性药物,还需同时考虑基本立体构型所要求的问题)。 3. 在制定化学制药工艺实验研究方案时,还必须对反应类型作必要的考察,阐明所组成的化学反应类型到底是“平顶型”还是“尖顶型”反应。 4.从收率的角度看,应该把收率低的单元反应放在前头,收率高的反应步骤放在后边。 9.应用类型反应法进行药物或中间体的工艺设计时,如果功能基的形成与转化的单元反应排列方法出现两种或两种以上不同安排时,不仅需要从理论上_推测合理的排列顺序_,而且还要从实践上_ 着眼于原辅材料、设备条件_等进行实验研究,经过实验设计及选优方法遴选,反复比较来选定。

10. 在应用模拟类推法设计药物工艺路线时,还必须和_ 已有方法_ 对比,并注意对比__化学结构__和___化学活性_的差异。 11. 对于_简单分子或已知结构, _衍生物的合成设计,常可通过查阅有关文献专着、综述或化学文献,找到若干可供__模拟__的方法。 12. 选择工艺路线,首先应考虑每一合成路线所用的各种原辅材料的来源、规格和供应情况,其基本要求是_利用率高、价廉易得_。 13. 由对硝基苯酚为原料制备扑热息痛时可应用_“一勺烩”或“一锅煮”_工艺。14.采用“一勺烩”工艺,必须首先弄清各步反应的历程和工艺条件,只有在搞清楚_反应进程的控制方法、副反应产生的杂质及其对后处理的影响,以及前后各步反应对溶质、pH、副产物等的影响后_,才能实现这种改革目标。 第三章化学合成药物的工艺路线研究填空题 (1)凡属可逆反应,可采取( 增加反应物之一浓度(即增加配料比)或从反应系统中不断除去 生成物之一的)办法以提高反应速度和增加产物的收率. (2)当反应生成物的生成量取决于反应液中某一反应物的浓度时,(则应增加其配料比)。最合适的配料比应是(收率较高、同时又是单耗较低的某一范围内)。 (3)反应中,有一反应物不稳定,则应(增加其用量,以保证有足够的量参与反应)。如催眠药巴比妥生产中最后一步缩合反应。 (4)当参与主、副反应的反应物不尽相同时,应(利用这一差异,增加某一反应物的用 量),以增强主反应的竞争能力。 (5)为了避免连续反应(副反应)的产生,有些反应的配料比应(小于理论量)。例如苯乙烯的合成。 (6) 单分子反应特点:(反应速度与反应物浓度成正比;属一级反应)。 (7) 双分子反应特点:(反应速度与反应物浓度的乘积成正比;属二级反应)。 (8) 零级反应特点:(反应速度与反应物浓度无关,仅受其它因素影响;反应速度为常数)。 (9) 可逆反应的特点为:(正反应速度随时间变小,而逆反应速度随时间变大,直到正逆反应 速度相等达到平衡)。对于这类反应,可用(移动化学平衡法)来控制反应进行的方向和速度。 (10)级数相同的平行反应特点:其反应速度之比为( 一常数),且与反应物浓度及反应时间 ( 无关)。即不论反应时间多长,各生成物的比例( 是一定的)。对于这类反应不能用改变反应物的( 配料比或反应时间的方法)来改变生成物的比例;但可以用( 温度、溶剂、催化剂)等来调节生成物的比例。 (11) 有机反应很少是按理论值定量完成的原因( ①有些反应是可逆的、动态平衡的); (②有些反应不是单纯的,而是同时有平行或串联的副反应存在)。所以选择合适的配料比,对于提高产物的生成率显得非常重要.

机械优化设计方法概述

机械优化设计方法概述 摘要 机械优化设计是最优化技术在机械设计领域的移植和应用,其基本思想是根据机械设计的理论,方法和标准规范等建立一反映工程设计问题和符合数学规划要求的数学模型,然后采用数学规划方法和计算机计算技术自动找出设计问题的最优方案。作为一门新兴学科,它建立在数学规划理论和计算机程序设计基础上,通过计算机的数值计算,能从众多的设计方案中寻到尽可能完善的或最适宜的设计方案,使期望的经济指标达到最优,它可以成功地解决解析等其它方法难以解决的复杂问题。优化设计为工程设计提供了一种重要的科学设计方法。因而采用这种设计方法能大大提高设计效率和设计质量。本文论述了优化设计方法的发展背景、流程,并对无约束优化及约束优化不同优化设计方法的发展情况、原理、具体方法、特点及应用范围进行了叙述。 关键词:机械优化设计;约束;特点;选取原则 Mechanical optimization design is optimized technology in the field of mechanical design and application of transplantation, its basic idea is based on mechanical design theory, methods and standards to establish a reflect problems in engineering design and meet the requirements of the mathematical programming model, and then applying the mathematical programming method and computer technology to find out the design problem of the optimal scheme of automatic. As a new subject, which is based on the theory of mathematical programming and computer program design basis, by numerical calculation, from the large number of design so as to improve or the most suitable design, so that the desired economic index optimal, it can successfully solve the analysis and other methods are difficult to deal with complex problem. Optimization design and provides an important scientific design method. So using this design method can greatly improve the design efficiency and design quality. This paper discusses the optimized design method of the background, development process, and to the unconstrained and constrained optimization of different optimal design method for the development, principle, methods, characteristics and scope of application are described. Key words: mechanical design optimization; constraint; characteristics; selection principle.

机械优化设计实例讲解学习

机械优化设计实例 压杆的最优化设计 压杆是一根足够细长的直杆,以学号为p值,自定义有设计变量的 尺寸限制值,求在p一定时d1、d2和l分别取何值时管状压杆的体积或重 量最小?(内外直径分别为d1、d2)两端承向轴向压力,并会因轴向压力 达到临界值时而突然弯曲,失去稳定性,所以,设计时,应使压应力不 超过材料的弹性极限,还必须使轴向压力小于压杆的临界载荷。 解:根据欧拉压杆公式,两端铰支的压杆,其临界载荷为:I——材料的惯性矩,EI为抗弯刚度 1、设计变量 现以管状压杆的内径d1、外径d2和长度l作为设计变量 2、目标函数 以其体积或重量作为目标函数 3、约束条件 以压杆不产生屈服和不破坏轴向稳定性,以及尺寸限制为约束条件,在外力为p的情况下建立优化模型: 1) 2)

3) 罚函数: 传递扭矩的等截面轴的优化设计解:1、设计变量: 2、目标函数

以轴的重量最轻作为目标函数: 3、约束条件: 1)要求扭矩应力小于许用扭转应力,即: 式中:——轴所传递的最大扭矩 ——抗扭截面系数。对实心轴 2)要求扭转变形小于许用变形。即: 扭转角: 式中:G——材料的剪切弹性模数 Jp——极惯性矩,对实心轴: 3)结构尺寸要求的约束条件: 若轴中间还要承受一个集中载荷,则约束条件中要考虑:根据弯矩联合作用得出的强度与扭转约束条件、弯曲刚度的约束条件、对于较重要的和转速较高可能引起疲劳损坏的轴,应采用疲劳强度校核的安全系数法,增加一项疲劳强度不低于许用值的约束条件。

二级齿轮减速器的传动比分配 二级齿轮减速器,总传动比i=4,求在中心距A最小下如何 分配传动比?设齿轮分度圆直径依次为d1、d2、d3、d4。第一、二 级减速比分别为i1、i2。假设d1=d3,则: 七辊矫直实验 罚函数法是一种对实际计算和理论研究都非常有价值的优化方法,广泛用来求解约束问题。其原理是将优化问题中的不等式约束和等式约束加权转换后,和原目标函数结合成新的目标函数,求解该新目标函数的无约束极小值,以期得到原问题的约束最优解。考虑到本优化程序要处理的是一个兼而有之的问题,故采用混合罚函数法。 一)、优化过程 (1)、设计变量 以试件通过各矫直辊时所受到的弯矩为设计变量: (2)、目标函数

制药工程专业《药物合成》、《制药工艺学》一体化的课程设计-年产10吨加替沙星的工业生产流程设计

制药工程专业《药物合成》、《制药工艺学》一 体化的课程设计 年产10吨加替沙星的工业生产流程设计 指导老师: 药物合成: 制药工艺: 设计时间:2011.5.1-2011.7.1 班级: 08制药(2)班 姓名:

目录 前言 第一节合成路线及其选择 第二节加替沙星的生产工艺原理及其过程 第三节年产10吨的加替沙星原料药的工艺流程设计 1. 物料衡算 2. 主要设备选型 3. 能量衡算 4. 生产工艺流程框图 5. 设备流程图 第四节结束语

前言 加替沙星为8-甲氧氟喹诺酮类化合物,是日本杏林制药株式会社研发的,1999年在美国上市。体外具有应谱的抗革兰氏阴性和阳性微生物的活性,其R-和S-对映体抗菌活性相同,抗菌作用是通过抑制细菌的旋转酶与拓扑异构酶,从而抑制细菌DNA 复制、转录和修复过程。 F N COOH O OCH 3 N HN CH 3 加替沙星的分子图 1.【药物名称】 中文通用名称:加替沙星 英文通用名称:Gatifloxacin 其它名称:澳莱克、百科沙、必致、福奇、盖替沙星、敢诺新、格替沙星、恒森、加迈欣、甲磺酸加替沙星、凯莱克定、凯莱星乐、科登、奎尔泰、莱迪、莱美清、利欧、罗欣严达、玛马维奇、诺丽尔、普来乐、千意、圣迪锋、天坤、严立菲、英吉朗、誉快、悦博等。 化学名称:(±)-1-环丙基-6-氟-8-甲氧基-7-(3-甲基-1-哌嗪基)-1,

4-二氢-4-氧代-3-喹啉羧酸 2.分子式:C19H22FN3O4 分子量:375.40 3.药理作用 体外试验和临使用结果均表明,对以下微生物的大多数菌株具有抗菌活性: (1).革兰氏阳性菌:金黄色葡萄球菌(仅限于对甲氧西林敏感的菌株)、肺炎链球菌(对青霉素敏感的菌株)。 (2).革兰氏阴性菌:大肠杆菌、流感和副流感嗜血杆菌、肺炎克雷伯杆菌、卡他莫拉菌、病奈瑟菌、奇异变形杆菌。 (3).其他微生物:肺炎衣原体、嗜肺性军团杆菌、肺炎支原体。 4.毒理研究 (1).遗传毒性 Ames试验中本品对多种菌株无致突变作用,但是体外对沙门氏菌株TA102的有致突变作用。中国仓鼠V79细胞的基因突变和中国仓鼠CHL/IU细胞的遗传学试验结果均为阳性。类似的结果在其它喹诺酮类的药物也可见,这可能是由高浓度下本品对真核生物的II型DNA 拓扑异构酶的抑制作用所致。本品经口和静脉给药的小鼠微核试验、大鼠经口给药的细胞遗传学试验、大鼠经口给药的DNA修复试验结果均为阴生。

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