Етап 2. Вибір критерію досконалості варіантів

Технічних розв’язків

В якості критерію досконалості прототипів електроплитки приймемо їх ККД, підвищення якого у визначальній мірі впливає на скорочення часу нагрівання.

ККД електроплитки визначається за формулою

 

                                            z = ,                                         (2.3)

 

де Q _кор – витрати енергії на нагрівання води від 10 до 100 ºС (корисна енергія); Q _сп – споживана за цей час електроенергія.

 

Етап 3. Побудова функціональних структур прототипів

Технічного об’єкта

Розробимо ФС вихідного прототипу.

Розділення електроплитки на неподільні елементи і визначення їх найменувань та функцій було проведено в 1-й операції постановки задачі (див. також рис. 2.3).

Зі всієї множини людей, ТС та впливів НС з розглядуваним ТО безпосередньо пов’язані: ТС „ємність з водою об’ємом 3 – 6 л” (ТС_з.б1), яку він нагріває до заданої температури протягом установленого допустимого часу; ТС „стіл” (ТС_з.б2), на якому ТО установлений; ТС „електромережа” (ТС_з.б3) – забезпечує подачу до ТО електроенергії.

Головним елементом ТО є захисний екран (е₀), одна з функцій якого (ф₀₁) відповідає функції самої електроплитки – „забезпечення нагрівання води в ємності об’ємом 3 – 6 л від початкової температури 10 ºС до 100 ºС за 10 – 20 хв”.

Укладаємо таблицю аналізу функцій ТО – табл. 2.9.

На рис. 2.4. наведена ФС вихідного прототипу електроплитки.

У другий додатковий прототип у порівнянні із вихідним прототипом введений новий елемент – регулятор (е₅), який дозволяє автоматично підтримувати кипіння води в ємності при пониженому споживанні електроенергії, а також відключати електроживлення у певний момент часу, в тому числі і при закипанні. Крім цього, на відміну від вихідного прототипу, у прототипі з регулятором відсутній корпус 6 (е₅) (див. рис. 2.4 та табл.2.9), функція якого „забезпечення фіксації захисного екрана 3 (е₀), спіралі 4 (е₁), проводу 2 (е₂) та теплоізолювального вогнетривкого блоку 5 (е₄) у певних положеннях в просторі відносно один одного та відносно столу (ТС_з.б3)” передана теплоізолювальному несучому блоку (е₄). Останній виконує також функції блоку 5 (е₄) вихідного прототипу, а саме: „зменшення теплового впливу спіралі 4 (е₁) на стіл (ТС_з.б3)”, „підтримання спіралі 4 (е₁) у певному положенні” та „забезпечення електроізоляції спіралі 4 (е₁)”. Найменування, позначення та функції решти елементів додаткового прототипу залишились такими самими, як у вихідного (див. табл. 2.9).

 

Таблиця 2.9

Аналіз функцій ТО „електроплитка”. Зовнішня функція ТО (Ф) забезпечення нагрівання води в ємності об’ємом 3 – 6 л від початкової температури 10 ºС до 100 ºС за 10 – 20 хв

Елемент		Функція
Познач.	Найменування	Познач.	Опис
е0	Захисний екран	ф01	Забезпечення нагрівання води в ємності (ТСз.б1) об’ємом 3 – 6 л від початкової температури 10 ºС до 100 ºС за 10 – 20 хв
‹‹ ››	‹‹ ››	ф02	Забезпечення захисту спіралі (е1) від пошкодження
е1	Спіраль	ф1	Забезпечення нагрівання захисного екрана (е0)
е2	Провід	ф2	Передача електроенергії від роз’єму (е3) до спіралі (е1)
е3	Роз’єм	ф3	Забезпечення з’єднання і роз’єднання електромережі (ТСз.б2) та проводу (е2)
е4	Теплоіз. вогнетр. блок	ф41	Зменшення теплового впливу спіралі (е1) на корпус (е5) та стіл (ТСз.б3)
‹‹ ››	‹‹ ››	ф42	Підтримання спіралі (е1) певному положенні
‹‹ ››	‹‹ ››	ф43	Забезпечення електроізоляції спіралі (е1)
е5	Корпус	ф5	Забезпечення фіксації захисного екрана (е0), спіралі (е1), проводу (е2) та теплоізолювального вогнетривкого блока (е4) у певних положеннях в просторі відносно один одного та відносно столу (ТСз.б3)

ФС прототипу з регулятором подана на рис. 2.5.

Побудуємо також один з можливих варіантів поліпшених ФС, для чого скористаємось методикою виконання операції 2.1 уточненої постановки задачі (див. розд. 1.2.1). Представляється доцільним ввести у вихідний прототип три додаткові елементи: елемент (е₁), що забезпечує зниження втрат теплоти від спіралі (е₀) у навколишнє середовище (НС_з.б1); елемент (е₂), який служить для підтримання спіралі (е₀) у певному положенні і елемент (е₆) для підвищення кількості теплоти, що передається від спіралі (е₀) до ємності з водою (ТС_з.б1). Складаємо таблицю аналізу функцій ТО – табл. 2.10. В таблиці не вказані найменування додаткових елементів е₁, е₂ і е₆, оскільки на даному етапі їх принцип дії та конструкція точно ще невідомі.

 

Таблиця 2.10

Аналіз функцій ТО „електроплитка” для побудови поліпшеної ФС. Зовнішня функція ТО (Ф) забезпечення нагрівання води в ємності об’ємом 3 – 6 л від початкової температури 10 ºС до 100 ºС за 10 – 20 хв

Елемент		Функція
Позначення	Найменування	Позначення	Опис
е0	Спіраль	ф0	Забезпечення нагрівання води в ємності (ТСз.б1) об’ємом 3 – 6 л від початкової температури 10 ºС до 100 ºС за 10 – 20 хв
е1	...	ф1	Забезпечення зниження втрат теплоти від спіралі (е0) у навколишнє середовище (НСз.б1)
е2	...	ф2	Підтримання спіралі (е0) у певному положенні
е3	Корпус	ф3	Забезпечення фіксації спіралі (е0), проводу (е4) у визначених положеннях в просторі відносно один одного та відносно столу (ТСз.б3)
е4	Провід	ф1	Передача електроенергії від роз’єму (е5) до спіралі (е0)
е5	Роз’єм	ф5	Забезпечення з’єднання і роз’єднання електромережі (ТСз.б2) та проводу (е4)
е6	...	ф6	Підвищення кількості теплоти, що передається від спіралі (е0) до ємності з водою (ТСз.б1)

Поліпшена ФС представлена на рис. 2.6.

 

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться: