Đồ án tốt nghiệp Công nghệ kỹ thuật nhiệt: Nghiên cứu thực nghiệm các yếu tố ảnh hưởng Đến nhiệt Độ không khí qua mô hình sử dụng tấm cooling pads giải nhiệt bằng nước ngưng

Hồ Chí Minh, tháng 3/2024 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN NHIỆT ĐỘ KHÔNG KHÍ QUA MÔ HÌNH SỬ DỤNG TẤM COOLING PADS GIẢI NHIỆT BẰNG NƯỚC NGƯNG... HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT NHIỆT

GVHD: TS ĐẶNG HÙNG SƠN SVTH: NGUYỄN NHẬT NAM

ĐỖ TRỌNG VIỆT ANH

TP Hồ Chí Minh, tháng 3/2024

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN NHIỆT ĐỘ KHÔNG KHÍ QUA MÔ HÌNH SỬ DỤNG TẤM COOLING PADS GIẢI NHIỆT BẰNG NƯỚC NGƯNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

SVTH: ĐỖ TRỌNG VIỆT ANH MSSV: 20147237

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT NHIỆT Tên đề tài: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN NHIỆT ĐỘ KHÔNG KHÍ QUA MÔ HÌNH SỬ DỤNG TẤM COOLING PADS GIẢI NHIỆT BẰNG NƯỚC

NGƯNG

GVHD: TS ĐẶNG HÙNG SƠN SVTH: NGUYỄN NHẬT NAM MSSV: 20147300

SVTH: ĐỖ TRỌNG VIỆT ANH MSSV: 20147237

Tp Hồ Chí Minh, ngày 27 tháng 03 năm 2024

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 1

TÓM TẮT 2

CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT 3

DANH MỤC BẢNG 5

DANH MỤC HÌNH ẢNH 7

MỞ ĐẦU 9

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 10

1.1 Giới thiệu đề tài nghiên cứu 10

1.2 Đối tượng và tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước: 11

1.2.1 Đối tượng 11

1.2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 11

1.2.3 Tình hình nghiên cứu nước ngoài 13

1.3 Đề tài nghiên cứu 18

1.3.1 Tính cấp thiết của đề tài 18

1.3.2 Lý do chọn đề tài 18

1.3.3 Mục đích 19

1.3.4 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 19

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ THIẾT LẬP THỰC NGHIỆM 20

2.1 Cơ sở lý thuyết về làm mát và điều hoà không khí 20

2.1.1 Định nghĩa về làm mát bay hơi trực tiếp 20

2.1.2 Mối quan hệ giữ nhiệt độ, độ ẩm diễn ra tại các thời điểm trong ngày 21

2.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 23

2.3 Phương pháp Taguchi 25

2.3.1 Giới thiệu phương pháp Taguchi 25

2.3.2 Mục tiêu của phương pháp Taguchi 26

2.3.3 Ưu điểm và nhược điểm 26

2.3.4 Hoạch định taguchi 27

2.3.5 Tính chất bảng hoạch định trực giao 27

2.3.6 Các bước thực nghiệm 28

2.4 Phương pháp phân tích phương sai ANOVA 33

2.4.1 Phân tích phương sai một yếu tố (ONEWAY ANOVA) 34

2.4.2 Phân tích phương sai hai yếu tố 36

2.5 Phần mềm Minitab 39

2.5.1 Giới thiệu về phần mềm Minitab 39

2.5.2 Tính hữu dụng của Minitab 39

2.6 Phần mềm Inventor Professional 2021 40

CHƯƠNG 3: XỬ LÍ THỰC NGHIỆM VÀ PHÂN TÍCH SỐ LIỆU 42

3.1 Xử lí thực nghiệm 42

3.1.1 Xây dựng mô hình 42

3.1.2 Xây dựng các thông số yếu tố (Factors) và mức độ (Levels) 51

3.1.3 Tiến hành thực nghiệm 61

3.1.4 Kết quả thu được sau khi thực hiện thực nghiệm 64

3.2 Xử lý số liệu theo phương pháp Taguchi 76

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 78

4.1 Kết quả 78

4.1.1 Phân tích kết quả theo hai phương pháp Taguchi và Anova bằng phần mềm Minitab theo phương án thứ nhất 78

4.1.2 Phân tích kết quả theo hai phương pháp Taguchi và Anova bằng phần mềm Minitab theo phương án thứ nhất 82

4.2 Thực nghiệm và kiểm chứng kết quả 88

4.3 Thảo luận 91

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 92

5.1 Kết luận 92

5.2 Kiến Nghị 93

TÀI LIỆU THAM KHẢO 94

Khoảng thời gian này đối với em như là một chuyến hành trình tìm về với “đứa trẻ” bên trong mình vậy Bởi lẽ, càng lớn mỗi con người chúng ta càng phải đối diện với những trách nhiệm trên vai, bị cuốn theo nhịp sống của xã hội và dần đánh mất đi bản ngã của chính mình Hầu hết chúng ta đều đã quên mất rằng trước khi trở thành một người sinh viên, một người trưởng thành thì bất cứ ai cũng đã từng là một “đứa trẻ” với rất nhiều hoài bão, sự tò mò, hiếu kỳ trước mọi thứ Tuy nhiên, khi lớn lên khi mà phải rời xa vòng tay của gia đình, phải dần học cách tự lập và học cách trưởng thành chúng ta đã phải sống cẩn trọng hơn, quan tâm đến nhiều thứ hơn nữa Chúng ta mắc kẹt giữa những suy nghĩ phức tạp và đánh mất đi đứa trẻ đó Chúng em cũng không ngoại lệ, cũng đã từng xem việc học đại học là sự chuẩn bị cho tương lai mà quên mất đi nó đang là thực tại và đang diễn ra ngay trước mắt mình Và các thầy, các cô đã là người dìu chúng em về với thực tại này, chúng em đã được “đắm mình” trong những kiến thức mới mẻ của ngành Nhiệt mà mình đang theo đuổi, được kê liều thuốc tỉnh táo với thành phần chính là những lời khuyên và

sự nhiệt huyết của các thầy, cô mang đến

Và một điều rất may mắn đối với chúng em trong những chặng cuối của cuộc hành trình này đó là được đồng hành cùng với thầy Đặng Hùng Sơn Chúng em xin cảm ơn thầy

vì sự tận tâm và hết mình hỗ trợ chúng em trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp Cảm

ơn thầy vì những hành trang quý báu và niềm đam mê đối với ngành Nhiệt mà thầy đã tặng cho chúng em, giúp chúng em tự tin để đối mặt với những thử thách phía trước

Trong quá trình thực hiện sẽ không tránh khỏi những sai sót, chúng em rất mong nhận được những đóng góp ý kiến từ quý thầy cô để có thể chỉnh sửa và hoàn thiện bài luận và đạt được kết quả tốt nhất

Một lần nữa, chúng em xin chân thành cảm ơn!

TÓM TẮT

Đề tài “Nghiên cứu thực nghiệm các yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ không khí qua

mô hình sử dụng tấm cooling pads giải nhiệt bằng nước ngưng” được thực hiện dựa trên việc thực hiện khảo sát thực nghiệm giá trị chênh lệch nhiệt độ không khí trước và sau khi

ra khỏi mô hình

Dựa trên các phương pháp kiểm tra có độ tin cậy cao trong thống kê như: Taguchi; Anova Bên cạnh đó là các phần mềm hỗ trợ như Inventor Professional 2021 cung cấp các giải pháp kỹ thuật trong việc thiết kế, dựng hình 3D và Minitab giúp trực quan hoá, phân tích số liệu dễ dàng Từ đó thiết lập các thông số xây dựng mô hình, bố trí thí nghiệm và phân tích số liệu Nghiên cứu đã chỉ ra được các yếu tố then chốt gây ảnh hưởng đến độ chênh lệch nhiệt độ trước và sau khi ra khỏi thiết bị giải nhiệt bao gồm: Bề dày tấm coolingpad (A), thể tích nước (B), góc đặt tấm (C), thời gian trong ngày (D), tốc độ quạt (E)

Sau khi áp dụng phương pháp Taguchi và kiểm định bằng phương pháp Anova đã cho ra kết quả với các yếu tố tối ưu cho khả năng làm mát là : A1B1C1D3E3

- A1: Bề dày tấm coolingpad 5cm

- B1: Thể tích nước là 6 lít ( chia đều 3 máng phụ, mỗi máng 2 lít nước)

- min: Giá trị tối thiểu

- max: Giá trị tối đa

- RH: Relative Humidity ( độ ẩm tương đối)

- n1, n2, n3…np: Mẫu số quan sát của p

- μ1, μ2, μ3, … , μp: Các tổng thể

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1: Bảng thông số lựa chọn bảng Taguchi 29

Bảng 2.2: Bảng thực nghiệm tiêu chuẩn với giá trị trung bình TN 30

Bảng 2.3: Bảng thực nghiệm tiêu chuẩn với giá trị SN 32

Bảng 2.4: Bảng giá trị trung bình tỷ số SN 33

Bảng 2.5: Bảng phân tích phương sai một yếu tố 35

Bảng 2.6: Bảng kết hợp hai yếu tố 37

Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật thiết bị điều hoà tại các phòng thực nghiệm 45

Bảng 3.2: Thông số thiết kế mô hình 47

Bảng 3.3: Bảng thông số của các yếu tố đầu vào 51

Bảng 3.4: Bảng ma trận trực giao L27 52

Bảng 3.5: Bảng ấn định mức độ của các yếu tố 53

Bảng 3.6: Bảng thông số kỹ thuật của tấm làm mát 55

Bảng 3.7: Thông số kỹ thuật nhiệt ẩm kế điện tử 56

Bảng 3.8: Thông số kỹ thuật đồng hồ đo nhiệt độ 57

Bảng 3.9: Thông số kỹ thuật nhiệt kế điện tử 58

Bảng 3.10: Thông số kỹ thuật thiết bị đo tốc độ quạt 59

Bảng 3.11: Thông số kỹ thuật quạt hút của thiết bị giải nhiệt không khí 60

Bảng 3.12: Bảng phân bố các thực nghiệm vào buổi sáng 64

Bảng 3.13: Bảng phân bố các thực nghiệm vào buổi trưa 65

Bảng 3.14: Bảng phân bố các thực nghiệm vào buổi chiều 65

Bảng 3.15: Bảng kết quả thực nghiệm 66

Bảng 3.16: Bảng số liệu thu thập tổng hợp 76

Bảng 3.17: Bảng giá trị kết quả tính toán theo tỷ số SN 79

Bảng 3.18: Bảng giá trị kết quả tính toán theo Means 79

Bảng 3.19: Bảng phân tích Anova theo giá trị Means 81

Bảng 3.20: Bảng phân tích Anova theo giá trị SN 81

Bảng 3.21: Bảng giá trị kết quả tính toán theo tỉ số SN 86

Bảng 3.22: Bảng giá trị kết quả tính toán theo giá trị Means 86

Bảng 3.23: Bảng phân tích Anova theo giá trị Means 88

Bảng 3.24: Bảng các yếu tố tối ưu 88

Bảng 3.25: Bảng kết quả thực nghiệm các yếu tố tối ưu 90

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Nhiệt độ trung bình toàn cầu từ năm 1850 đến năm 2023 [2] 10

Hình 1.2: Mô hình thực nghiệm làm mát bay hơi nước và biến tần điều khiển bơm và quạt [3] 12

Hình 1.3: Sơ đồ cấu tạo của thiết bị bay hơi trực tiếp [3] 12

Hình 1.4: Bố trí thiết bị thực nghiệm [4] 13

Hình 1.5: Mô hình thực nghiệm [5] 14

Hình 1.6: Sơ đồ nguyên lý hộp làm mát [6] 15

Hình 1.7: Góc nhìn từ mặt bên và phía góc của mô hình thực nghiệm [6] 15

Hình 1.8: Mô hình thí nghiệm [7] 16

Hình 1.9: Đồ thị TdB ở Tair 15±1oC dọc theo lưu lượng nước thực nghiệm [7] 16

Hình 1.10: Bảng kích thước tấm làm mát ở các góc khác nhau [8] 17

Hình 1.11: Sơ đồ nguyên lý của thực nghiệm [8] 17

Hình 2.1: Thiết bị làm mát bay hơi kiểu trực tiếp 20

Hình 2.2: Biểu đồ t-d của trạng thái không khí làm lạnh bay hơi trực tiếp 21

Hình 2.3: Biểu đồ tương quan giữa nhiệt độ và độ ẩm diễn ra ở từng khung thời gian trong ngày 22

Hình 2.4: Giao diện phần mềm Minitab 40

Hình 2.5: Giao diện phần mềm Inventor Professional 2021 40

Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý mô hình thực nghiệm 42

Hình 3.2: Hệ thống đường ống nước ngưng sau khi được cải tạo tại các phòng thực nghiệm 43

Hình 3.3: Hệ thống đường ống nước ngưng dẫn vào máng chính của thiết bị 44

Hình 3.4: Ống chia nước cho các máng phụ tại thiết bị 44

Hình 3.5: Dàn lạnh model FT50FVM 46

Hình 3.6: Dàn lạnh model FTF35UV1V 46

Hình 3.7: Mô hình 3D phần khung 48

Hình 3.8: Mô hình 3D tổng quan mô hình 49

Hình 3.9: Các góc nhìn trực quan của mô hình 49

Hình 3.10: Mô hình thực tế tại xưởng Nhiệt- Điện lạnh 50

Hình 3.11: Tấm cooling pads với các kích thước bề dày khác nhau 54

Hình 3.12: Ký hiệu các kích thước kỹ thuật tấm làm mát 55

Hình 3.13: Nhiệt ẩm kế TANITA 56

Hình 3.14: Đồng hồ đo nhiệt độ, độ ẩm Pro’sKit 57

Hình 3.15: Nhiệt kế đầu dò Inox 58

Hình 3.16: Đồng hồ đo tốc độ gió tích hợp nhiệt độ UNI-T UT363 59

Hình 3.17: Thiết bị quạt hút FAD 35-4 60

Hình 3.18: Tấm cooling pads được đặt ở góc 0 độ 62

Hình 3.19: Tấm cooling được đặt tại góc 10 độ và 15 độ được làm dấu sẵn 62

Hình 3.20: Kiểm tra tốc độ quạt và bố trí cái van xả để kiểm soát lượng nước ngưng mỗi lần thực nghiệm 63

Hình 3.21: Vị trí bố trí cảm biến nhiệt độ nước ngưng và cảm biến nhiệt độ, độ ẩm ngoài trời 63

Hình 3.22: Vị trí đặt cảm biến nhiệt độ không khí đầu ra của thiết bị 64

Hình 3.23: Bảng số liệu các giá trị nhập vào phần mềm 78

Hình 3.24: Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của các yếu tố 80

Hình 3.26: Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của các yếu tố 87

Hình 3.27: Tấm coolingpad ở góc 0 độ 89

Hình 3.28: Nhiệt độ nước ngưng và nhiệt độ môi trường 89

Hình 3.29: Nhiệt độ sau khi ra khỏi mô hình 90

MỞ ĐẦU

Công nghệ kỹ thuật Nhiệt- Điện lạnh là ngành học nghiên cứu về sự truyền, tích luỹ

và biến đổi năng lượng nhiệt từ đó áp dụng cho việc tính toán, thiết kế, mô phỏng chuyển động của dòng lưu chất bên trong các hệ thống nhiệt, hệ thống lạnh từ đó đưa ra các bài toán tối ưu về năng lượng cũng như các giải pháp kỹ thuật hữu ích giúp tối ưu hoá việc sử dụng năng lượng góp phần cải thiện các hoạt động trong đời sống như: sản xuất, thoã mãn nhu cầu tất yếu trong đời sống của con người

Là một sinh viên ngành công nghệ kỹ thuật Nhiệt chúng ta cần bổ sung các kiến thức cơ bản về sự vận hành và cấu tạo của các bộ phận có bên trong các hệ thống điều hoà không khí, hệ thống lạnh công nghiệp, hệ thống sấy công nghiệp bên cạnh đó là các hệ thống năng lượng tái tạo, thu hồi nhiệt tải đặc biệt đó là các vấn đề về tiết kiệm và sử dụng năng lượng hiệu quả Đồng thời cần bổ sung cho mình các kỹ năng về máy tính: AutoCAD không phải là bắt buộc phải biết mà là phải thành thạo; các phần mềm tính toán tải lạnh Heat Load Daikin, Trace700,…là những vũ khí vô cùng lợi hại hỗ trợ cho công việc của một người kỹ sư ngành Nhiệt Luôn luôn trau dồi, luôn luôn học hỏi và nâng cấp những kiến thức đó để có thể hiểu được từ đó đem lại các giải pháp kỹ thuật hữu ích phục vụ cho các vấn đề về kinh tế, xã hội, môi trường

Trong một vài năm gần đây với xu hướng mạnh mẽ trên toàn cầu là phát triển và tận dụng các nguồn năng lượng sạch và tiết kiệm Vì lẽ đó, các dự án nghiên cứu thân thiện với môi trường liên quan đến lĩnh vực điều hoà không khí ngày càng được chú trọng và phát triển mạnh mẽ Trong đó các nghiên cứu về những yếu tố gây ảnh hưởng đến việc giải nhiệt không khí khi sử dụng Cooling Pads đang là một lối đi mới, khả năng ứng dụng cao, tiết kiệm năng lượng và thân thiện với môi trường đang là một bước ngoặc cần được đột phá

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu đề tài nghiên cứu

❖ Tầm quan trọng của điều hoà không khí

“Nhiệt độ không khí bề mặt” hay còn gọi là “Nhiệt độ”, có tác động đến cả hệ thống

tự nhiên và cả con người Nó ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ, nông nghiệp và nhu cầu năng lượng cũng như toàn bộ hệ sinh thái Vì vậy việc đưa ra các giải pháp điều hoà không khí hiệu quả có tính lâu dài nhưng phải thân thiện với môi trường Bỡi lẽ môi trườngbao gồm các yếu tố vật chất tự nhiên và nhân tạo quan hệ mật thiết với nhau, bao quanh con người, có ảnh hưởng đến đời sống, kinh tế, xã hội, sự tồn tại, phát triển của con người, sinh vật và tự nhiên ( Theo Chương I, điều 3 luật Bảo vệ Môi trường do Quốc Hội ban hành năm 2020) [1] Trong đó môi trường không khí có ý nghĩa quan trọng liên quan đến việc duy trì sự sống trên trái đất đặc biệt là con người

Hình 1.1: Nhiệt độ trung bình toàn cầu từ năm 1850 đến năm 2023 [2]

Trong những năm gần đây, vấn đề về thay đổi khí hậu và tăng nhiệt độ toàn cầu đã trở thành một thách thức đáng ngại cho toàn nhân loại Trong phân tích của Berkeley Earth, nhiệt độ trung bình toàn cầu vào năm 2023 được ước tính cao hơn 1,54 ± 0,06 °C (2,77 ± 0,11 °F) so với nhiệt độ trung bình giai đoạn 1850-1900, giai đoạn thường được sử dụng làm đường cơ sở tiền công nghiệp cho các mục tiêu nhiệt độ toàn cầu Mức này ấm hơn

~0,17 °C (~0,30 °F) so với mức cao kỷ lục trước đó được quan sát vào năm 2016 Do đó, năm 2023 là năm ấm nhất được quan sát trực tiếp bằng cách sử dụng phép đo nhiệt kế và vượt xa tất cả các năm trước đó [2]

Trong bối cảnh này, nhu cầu tìm kiếm các giải pháp hiệu quả và thân thiện với môi trường để giảm thiểu tác động của việc gia tăng nhiệt độ trở nên cấp bách hơn bao giờ hết

Và một trong những phương pháp phổ biến gần đây đó là sử dụng tấm làm mát không khí, được thiết kế để hấp thụ và làm mát không khí bằng cách sử dụng sự bay hơi của nước Bằng cách tận dụng nước ngưng có nhiệt độ thấp chúng ta có thể tăng hiệu suất và giảm nhiệt độ ngoài trời một cách đáng kể Với hy vọng đem lại những đóng góp cần thiết cho lĩnh vực điều hoà không khí, nghiên cứu này không chỉ là một bước đệm trong việc thúc đẩy hình thành các giải pháp kỹ thuật mới mẻ mà còn là một hướng đi hứa hẹn trong việc ứng phó với thách thức của biến đổi khí hậu và tăng nhiệt độ toàn cầu

1.2 Đối tượng và tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước:

Nguyên lý làm mát bay hơi ứng dụng thông qua việc sử dụng nước và tấm làm mát

để làm mát không gian Trong quá trình này, nước rưới lên tấm làm mát và bay hơi, lấy đi nhiệt năng từ môi trường xung quanh và từ các thiết bị điện tử hoặc không gian mà nó được

sử dụng Đây là một phương pháp tiết kiệm năng lượng và thân thiện với môi trường, không chỉ giúp giảm sự gia tăng khí thải nhà kính, giảm lượng nước thải sinh hoạt hằng năm mà còn giảm chi phí vận hành

Việc ứng dụng nguyên lí làm mát bay hơi không chỉ là một giải pháp hiệu quả để giảm nhiệt độ và tiết kiệm năng lượng mà còn là một bước đi tích cực trong việc bảo vệ môi trường và hạn chế tác động của con người đến biến đổi khí hậu toàn cầu

1.2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Đứng trước các tác nhân tiêu thụ điện ngày càng lớn đặc biệt là tỷ lệ sử dụng điều hoà không khí ngày một cao ở các công trình như: Toà nhà văn phòng; trung tâm thương mại; nhà ở… chiếm từ 45-55% tổng số điện năng tiêu thụ Mặc dù các công nghệ về tiết

kiệm năng lượng cho điều hoà không khí ngày một phát triển như invertor; hệ thống điều hoà trung tâm VRV, VRF của các thương hiệu quốc dân như: Daikin, Samsung, Panasonic… ngày càng cải tiến Xong các hệ thống này vẫn phải hoạt động bằng cách tiêu thụ nguồn năng lượng cao cấp đó là điện Chính vì vậy, nhằm giảm sự phụ thuộc vào máy lạnh và điều hoà không khí sử dụng máy nén truyền thống và tác nhân lạnh CFC hay HCFC, việc phát triển các nghiên cứu và ý tưởng mới trong việc ứng dụng các thiết bị làm mát bay hơi là điều rất cần thiết [3] Từ đó “ Nghiên cứu đánh giá hiệu quả thiết bị làm mát bay hơi” của Nguyễn Thế Bảo, Nguyễn Bảo Toàn, Lộc Chạc Hoàng được tiến hành

Hình 1.2: Mô hình thực nghiệm làm mát bay hơi nước và biến tần điều khiển

bơm và quạt [3]

Hình 1.3: Sơ đồ cấu tạo của thiết bị bay hơi trực tiếp [3]

Sau khi tiến hành thực nghiệm và kiểm tra thì nhóm nghiên cứu đã kết luận được Vào các ngày hè thì việc sử dụng hệ thống bay hơi trực tiếp giúp tiết kiệm điện năng lên đến 58% so với hệ thống chiller Nghiên cứu cũng đã đưa ra sự tương quan giữa hiệu suất tạo ẩm η, tỉ số lưu lượng nước và không khí E, tỉ số giữa hiệu số enthalpy nước và không khí vào thiết bị H trong thiết bị bay hơi đến hoạt động của thiết bị làm lạnh bay hơi tại các trường hợp khác nhau về nhiệt độ nước và kết luận rằng:

• Khi tw > tdp, để tăng hiệu quả làm mát ta nên duy trì lượng nước làm mát nhỏ cho thiết bị ( dưới 1kg/s ứng với 1kW công suất thiết bị) [3]

• Khí tw ≤ tdp, để tăng hiệu quả làm mát của thiết bị bay hơi làm mát nên duy trì lượng nước làm mát lớn (trên 1 kg/s ứng với 1 kW công suất thiết bị).[3]

1.2.3 Tình hình nghiên cứu nước ngoài

Sau đây là một số ứng dụng của tấm làm mát ( cooling pads ) trong việc thiết kế và

chế tạo nên các mô hình làm mát không khí trên thế giới:

* Đầu tiên cần phải kể đến đó là nghiên cứu về: “Hiệu suất của tấm làm mát” của thạc sỹ kỹ thuật Banyat Niyomvasa và Bunjerd Potakaratb đến từ đại học Công nghệ Rajamangala Srivịaya- Thái Lan Lấy cảm hứng từ nguyên lý hoạt động của máy làm mát

bay hơi và các ưu điểm của thiết bị này so với máy làm lạnh nén hơi tác giả đã tiến hành thiết lập thực nghiệm để phân tích đánh giá hiệu quả làm mát của máy làm mát bay hơi bằng cách sử dụng tấm làm mát bằng hai loại chất liệu khác nhau là vải rèm và vải cotton thô Thực nghiệm được bố trí như hình

Hình 1.4: Bố trí thiết bị thực nghiệm [4]

Thực nghiệm bắt đầu bằng cách thêm nước vào khay bên dưới để rưới lên các tấm vật liệu làm mát, bằng cách điều chỉnh tốc độ dòng nước từ máy bơm, tần số và tốc độ động cơ điều khiển quạt [4] Từ đó phân tích và đưa ra kết quả tối ưu về hiệu suất bảo hoà của các tấm làm mát

* Ngoài ra thì không thể không nhắc đến đó là ứng dụng của các tấm làm mát đối

với các dạng công trình kiến trúc nhà ở được thể hiện qua “Nghiên cứu sự thoải mái của

người sử dụng và giảm nhiệt độ trong nhà bằng cách sử dụng hệ thống điều hòa không khí thụ động với ý tưởng ống khói năng lượng mặt trời ở khí hậu nóng khô cằn” của Amr

Sayed Hassan ABDALLAH* (Khoa Kiến trúc, Khoa Kỹ thuật, Đại học Assiut, Assiut

71516, Ai Cập) Tháp giải nhiệt sử dụng tấm làm mát với vật liệu từ giấy giãn nở được làm ướt bằng nước, lượng nước tiêu thụ 18 lít/ngày đồng thời sử dụng ống khói năng lượng mặt trời để đẩy nhanh quá trình bay hơi của không khí khi đi qua tấm làm mát từ đó phân tích và đưa ra các kiến nghị về thời gian hoạt động trong ngày của thiết bị đối với sự thoải mái của người sử dụng [5]

Hình 1.5: Mô hình thực nghiệm [5]

* Đối với thiết bị làm mát sử dụng tấm cooling pads thì yếu tố về loại vật liệu cấu

tạo nên nó là một phần rất quan trọng điều này được chỉ rõ trong bài báo: “So sánh hiệu

quả làm mát của vật liệu tấm làm mát cho hệ thống làm mát bay hơi” của tiến sĩ Radhiya

Abd Aziz- đại học Malaysia Pahang Với mô hình được bố trí như sau:

Hình 1.6: Sơ đồ nguyên lý hộp làm mát [6]

Hình 1.7: Góc nhìn từ mặt bên và phía góc của mô hình thực nghiệm [6]

Nghiên cứu thực hiện phân tích giữa hai loại vật liệu là tấm xốp than hoạt tính và tấm làm từ xơ mướp Nghiên cứu đã chứng minh được tấm làm mát làm từ than hoạt tính cho ra thông số chênh lệch nhiệt độ đầu vào và đầu ra tốt hơn so với tấm làm mát được làm

từ sơ mướp Điều này có thể là do cấu trúc bọt và khả năng hút nước của tấm làm từ than hoạt tính tốt hơn chính vì vậy nó có khả năng thấm ướt và làm bay hơi nước tốt hơn [6]

* Bên cạnh đó thì kích thước chiều dày của tấm CP cũng là một yếu tố gây ảnh hưởng lớn đến khả năng thấm hút nước và duy trì nhiệt độ Nghiên cứu “Thực nghiệm về hiệu suất bay hơi của tấm coolingpad với độ dày khác nhau” của Nyoman Suryana đã chỉ

ra rằng nhiệt độ nước thấp dẫn đến giảm nhiệt độ bầu khô, hiệu quả làm mát, công suất làm mát và EER cao, lượng nước xả càng lớn thì lượng không khí khô, hiệu suất làm mát, công suất làm mát càng giảm và EER càng cao [7]

Hình 1.8: Mô hình thí nghiệm [7]

Hình 1.9: Đồ thị TdB ở Tair 15 ±1 o C dọc theo lưu lượng nước thực nghiệm [7]

* Tuy nhiên ngoài các yếu tố trên thì việc bố trí, sắp xếp các tấm cooling pad hay hình dạng của nó cũng rất quan trọng Từ việc bố trí 5 góc độ lần lượt là 0; 5; 10; 15; 20

cho mô hình thực nghiệm: “Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của góc đệm đến hiệu

suất nhiệt của hệ thống làm mát bay hơi trực tiếp”

Hình 1.10: Bảng kích thước tấm làm mát ở các góc khác nhau [8]

M Mehrabi và cộng sự đã chỉ ra sự ảnh hưởng của góc đặt tấm làm mát Thí nghiệm được thực hiện với tấm làm mát Xenlulo với các góc độ như hình 5 ở mức tốc độ không khí khác nhau, 2 tốc độ dòng nước đầu vào khác nhau, 2 nhiệt độ không khí đầu vào và 2 nhiệt độ nước đầu vào khác nhau Thực nghiệm thu được hiệu suất bão hòa cao nhất và tốc

độ bay hơi cao nhất ở mức góc đệm là 15o [8]

Hình 1.11: Sơ đồ nguyên lý của thực nghiệm [8]

1.3 Đề tài nghiên cứu

1.3.1 Tính cấp thiết của đề tài

Để hoà mình vào nhịp đập của thế giới khi các công nghệ tiên tiến ngày càng được phát triển và hướng theo xu hướng tiết kiệm, sử dụng năng lượng xanh và bảo vệ môi trường Thì các công nghệ về điều hoà không khí cần phải chuyển mình đi theo dòng chảy của thời đại và xoá bỏ đi cụm từ “ hiện đại thì càng hại điện” Chúng ta cần phải chứng minh được rằng các công nghệ mới phục vụ cho con người, cho sản xuất… sẽ ngày càng được cải tiến, ngày càng tiết kiệm và sẽ giúp ích cho môi trường Bỡi lẽ hành tinh mà chúng

ta đang sống phải gánh chịu quá nhiều sức ép đến cái gọi là “phát triển” của con người Và theo thống kê của Jacobs một công ty có 70 năm hoạt động trong lĩnh vực điều hoà không khí tại Porland thì đến năm 2050 cho biết rằng nhu cầu tiêu thụ các thiết bị điều hoà không khí sẽ tăng gấp 3 lần hiện tại Điều này sẽ là hiển nhiên hoặc còn hơn thế nữa bỡi lẽ chúng

ta đang loay hoay trong một vòng lặp khi mà theo Renee Obringer, nhà nghiên cứu năng lượng từ Đại học bang Pennsylvania thì “ Càng sử dụng điều hoà thì càng tiêu hao điện, nhiều điện hơn thì càng giải phóng nhiều khí nhà kính hơn điều này làm trái đất nóng lên

và khi đó thì người ta lại càng phải cần đến các thiết bị điều hoà nhiều hơn” [9] Chính vì vậy việc khai phá các công nghệ mới, giải pháp mới phù hợp đúng nghĩa với từ “hiện đại”

đó là tiết kiệm, hiệu quả và thân thiện với môi trường cần phải được mở rộng và phát triển nhanh chóng

1.3.2 Lý do chọn đề tài

Mặc dù không thể phủ nhận vai trò của ĐHKK trong đời sống sinh hoạt hằng ngày của chúng ta Tuy nhiên, đó cũng là một phần tác nhân dẫn đến tình trạng biến đổi khí hậu đang ngày một tăng mạnh trên trái đất Vì vậy việc tìm ra các giải pháp thích nghi với vấn

đề này là một điều cần thiết và việc ra đời của tấm làm mát bay hơi (cooling pads) đã góp phần không nhỏ cải thiện tình trạng trên

Khi mà các nghiên cứu về các mô hình làm mát sử dụng CP của Banyat Niyomvasa

và Bunjerd Potakaratb đến từ đại học Công nghệ Rajamangala Srivịaya- Thái Lan với đề tài “Hiệu suất tấm làm mát”, hay nghiên cứu “So sánh hiệu quả làm mát của vật liệu tấm

làm mát cho hệ thống làm mát bay hơi” của tiến sĩ Radhiya Abd Aziz - đại học Malaysia

Pahang… ngày càng chứng minh được công dụng của tấm làm mát có thể giúp giảm nhiệt

độ của không khí ngoài trời một cách đáng kể

Chính bởi vì lẽ đó đã thôi thúc nhóm chúng em tiến hành nghiên cứu và thực hiện

đề tài: “ Nghiên cứu thực nghiệm các yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ không khí qua

mô hình sử dụng tấm cooling pads giải nhiệt bằng nước ngưng” Tuy rằng với nghiên

cứu này thì không thể đóng vai trò quyết định để giải quyết triệt để các tình trạng phức tạp

hiện nay như cái cách “ Một cánh én không thể nào làm nên mùa xuân” tuy nhiên ngày càng nhiều “cánh én” của ngành nhiệt được tập hợp thì khi đó ta sẽ thấy “mùa xuân” sẽ về

1.3.4 Đối tượng phạm vi nghiên cứu

Công trình là một mô hình giải nhiệt không khí sử dụng CP được kết nối với ống xả nước ngưng của các dàn lạnh tại xưởng Nhiệt trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Thành phố

Hồ Chí Minh Nhóm tập trung đến 5 yếu tố bao gồm: Kích thước bề dày của tấm làm mát (5, 10, 15 cm); tốc độ quạt của mô hình giải nhiệt không khí (3.5, 4.5, 5.5m/s); thể tích nước sử dụng để rưới lên CP (2, 4, 6 lít); góc đặt tấm nghiêng (0°, 10°, 15°); các khung giờ cố định trong ngày ( 8 giờ sáng, 12 giờ trưa, 17 giờ chiều )

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ THIẾT LẬP THỰC NGHIỆM

2.1 Cơ sở lý thuyết về làm mát và điều hoà không khí

2.1.1 Định nghĩa về làm mát bay hơi trực tiếp

Làm mát bay hơi trực tiếp (DEC: Direct Evaporative Cooling) có cấu tạo đơn giản

và hình thành từ lâu Trong đó, không khí từ bên ngoài được tiếp xúc trực tiếp với nước và quá trình trao đổi nhiệt được thực hiện nhờ máy bơm nước cung cấp nước cho các tấm làm mát và quạt có động cơ hút/đẩy không khí ngoài trời đi qua các tấm này Các thành phần này kết hợp với nhau để tăng tốc quá trình trao đổi nhiệt tự nhiên

Trong quá trình này, một phần nhiệt hiện được chuyển thành nhiệt ẩn khi nước trong thiết bị chuyển thành hơi nước Quan sát hình 2.1 ta có thể thấy sơ đồ nguyên lý của phương

án làm mát bay hơi kiểu trực tiếp mà chúng ta thường hay gặp đó là:

- Bộ trao đổi nhiệt giữa nước và không khí được làm từ các loại vật liệu xốp và có tính thấm ướt tốt, nước được rưới từ trên xuống

- Không khí đi qua bộ trao đổi nhiệt có thể tiếp xúc trực tiếp với màng nước bám trên các bề mặt thấm ướt của thiết bị [16]

Hình 2.1: Thiết bị làm mát bay hơi kiểu trực tiếp [3]

Quá trình diễn ra ở hình 2.1 có nhiệt độ không khí đi ra sẽ nằm trong khoảng từ nhiệt độ nhiệt kế ướt cho đến nhiệt độ nhiệt kế khô của không khí đi vào [16] Hình 2.2 trình bày sự biến đổi trạng thái của không khí đi qua thiết bị làm mát bay hơi trực tiếp trên

đồ thị t-d Và bên cạnh đó, nếu cần thiết thì ta vẫn có thể xử lý không khí theo các quá trình thích hợp khác bằng cách điều chỉnh nhiệt độ của nước tưới hay phun vào thiết bị

Hình 2.2: Biểu đồ t-d của trạng thái không khí làm lạnh bay hơi trực tiếp [3]

Di chuyển trong biểu đồ t-d từ điểm 1 dọc theo đường entanpy không đổi, chúng ta thêm độ ẩm vào không khí (trục tung) và giảm nhiệt độ bầu khô theo tỷ lệ (trục hoành) Với làm mát bay hơi, mức giảm nhiệt độ tối đa có thể là chênh lệch giữa nhiệt độ bầu khô

và nhiệt độ bầu ướt (gọi là áp suất bầu ướt): điều này có nghĩa là chúng ta có thể di chuyển dọc theo đường đến điểm 3, nơi có độ ẩm tương đối là 100% Tuy nhiên, không có thiết bị nào là hoàn hảo, do đó sẽ có một số tổn thất trong thiết bị Nếu chúng ta coi thiết bị làm mát bay hơi có hiệu suất 90% thì chúng ta có thể đạt đến nhiệt độ tại điểm 2 [15]

2.1.2 Mối quan hệ giữ nhiệt độ, độ ẩm diễn ra tại các thời điểm trong ngày

Các thiết bị làm mát bay hơi sẽ làm tăng nhẹ độ ẩm Tuy nhiên, điều đó cũng góp một phần không nhỏ trong việc giải nhiệt Và đó là sự kết hợp giữa nhiệt độ và độ ẩm ở các thiết bị làm mát bay hơi được sử dụng rộng rãi trên thế giới hiện nay vì chúng có thể tạo ra điều kiện thoải mái [15]

Một ví dụ cụ thể để minh chứng cho điều đó chính là: Với cùng là một độ ẩm là 80% ở 2 nhiệt độ khác nhau lần lượt là 30°C và 16°C thì chúng ta sẽ cảm thấy thoải mái hơn ở vùng nhiệt độ là 16°C và độ ẩm là 80% Ngoài ra, sự thoải mái cũng có thể được cải thiện bằng cách tăng tốc độ không khí trong điều kiện nóng và thiết bị làm mát bay hơi có thể tạo ra chuyển động không khí đủ để giảm thiểu đi ảnh hưởng của độ ẩm bằng cách điều chỉnh tốc độ quạt [15]

Quan sát biểu đồ hình 2.3 thể hiện một ngày hè điển hình với nhiệt độ và độ ẩm tương đối ở một vùng phi nhiệt đới cho thấy nhiệt độ và độ ẩm tỷ lệ nghịch với nhau: Vào từng thời điểm trong ngày khi nhiệt độ cao hơn thì độ ẩm tương đối thấp hơn Đây chính

là lý do tại sao công nghệ làm mát bay hơi có hiệu quả tốt nhất tại các thời điểm có nhiệt

độ cao và độ ẩm tương đối thấp Bởi vì tại các thời điểm đó tạo ra được vùng không gian tốt cho sự bay hơi diễn ra [15]

Hình 2.3: Biểu đồ tương quan giữa nhiệt độ và độ ẩm diễn ra ở từng khung

thời gian trong ngày [15]

Để có thể nắm vững cách hoạt động của các thiết bị làm mát bay hơi chúng ta cần phải nắm rõ sự tương tác giữa nhiệt, độ ẩm và không khí Hay nói một cách chính xác hơn

đó là sự di chuyển không khí từ trạng thái này sang trạng thái khác Khi nhiệt độ tăng khả

năng giữ ẩm của không khí cũng tăng Do đó độ ẩm chính là yếu tố ảnh hưởng rất lớn đến việc tăng nhiệt [15]

2.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Nghiên cứu thực nghiệm (empirical research) là một loại phương pháp nghiên cứu

sử dụng bằng chứng có thể kiểm chứng để đi đến kết quả nghiên cứu Nói cách khác nghiên cứu thực nghiệm là quá trình thử nghiệm các giả định hoặc giải quyết các vấn đề bằng cách thực hiện các thực nghiệm hoặc quan sát trên một tập hợp các biến độc lập để xác định mối quan hệ giữa chúng và các biến phụ thuộc

Nghiên cứu thực nghiệm có thể được thực hiện bằng phương pháp quan sát, dữ liệu thu thập có thể là dữ liệu định tính hoặc định lượng Nghiên cứu thực nghiệm là nghiên cứu khoa học để đo lường xác suất thực nghiệm của nghiên cứu, không giống như nghiên cứu lý thuyết sẽ phải phụ thuộc vào các quan niệm định sẵn

Nghiên cứu thực nghiệm được áp dụng vào trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: Khoa học tự nhiên và kỹ thuật; y học và y dược; khoa học xã hội hành vi; kinh doanh và tài chính; giáo dục; chính trị với các đặc điểm dễ dàng nhận thấy như:

• Thực nghiệm được phép tác động một cách chủ động lên đối tượng nghiên cứu

• Cho phép người nghiên cứu can thiệp vào quá trình theo mong muốn

• Các tham số và dữ liệu thu thập được bị khống chế bởi người nghiên cứu

❖ Các bước cơ bản để triển khai một quá trình nghiên cứu thực nghiệm

1) Xác định vấn đề nghiên cứu: Đặt ra câu hỏi nghiên cứu cụ thể và xác định mục

tiêu của nghiên cứu

2) Lập kế hoạch cho nghiên cứu: Bao gồm việc thiết kế thực nghiệm, lựa chọn mẫu

và xác định các biến độc lập và biến phụ thuộc

3) Thu thập dữ liệu: Thực hiện thực nghiệm theo kế hoạch đã đề ra và ghi lại dữ

liệu từ các thử nghiệm hoặc quan sát Trong quá trình này cần phải chú trọng đến các yếu tố như:

• Thiết kế thực nghiệm chặt chẽ: Đảm bảo rằng thiết kế thực nghiệm được lập

kế hoạch kỹ lưỡng và có tính khả thi Điều này bao gồm việc xác định rõ ràng các biến độc lập và biến phụ thuộc, cũng như các điều kiện kiểm soát

• Kiểm soát biến độc lập: Đảm bảo rằng các biến độc lập được kiểm soát chặt

chẽ để có thể xác định mối quan hệ gây ra biến phụ thuộc

• Kiểm soát các biến ngoại lai: Bên cạnh các biến độc lập thì việc kiểm soát

các biến ngoại lai hoặc ghi nhận các biến ngoại lai có thể ảnh hưởng đến kết quả thực nghiệm

• Randomization: Sử dụng phương pháp ngẫu nhiên để phân chia mẫu hoặc

điều kiện thử nghiệm để giảm thiểu sự ảnh hưởng của các biến không kiểm soát được

• Mẫu lớn và đa dạng: Sử dụng mẫu lớn và đa dạng để đảm bảo tính đại diện

cho tập hợp muốn nghiên cứu

• Lặp lại và tái áp dụng: Lặp lại thực nghiệm và tái áp dụng phương pháp để

đảm bảo tính nhất quán của kết quả

• Kiểm tra và xác nhận: Kiểm tra lại các kết quả và đảm bảo tính chính xác

của dữ liệu thu thập được

4) Phân tích dữ liệu: Sử dụng các phương pháp thống kê học có độ tin cậy cao như:

Taguchi; Annova… và phân tích dữ liệu thu thập được để đưa ra kết luận

5) Tổng kết kết quả: Tổng hợp và trình bày thành quả của nghiên cứu, bao gồm

việc giải thích và phân tích kết quả

6) Rút ra kết luận và đề xuất: Dựa trên kết quả của nghiên cứu, nêu ra các kết luận

và đề xuất cải cách phát triển tiếp theo

❖ Ưu điểm và nhược điểm của việc nghiên cứu thực nghiệm

- Ưu điểm:

• Phương pháp giúp xác định được mối quan hệ giữa các biến độc lập và biến phụ thuộc, xác định được các quy luật, phát hiện ra các thành phần và cơ chế

• Phương pháp có tính linh hoạt khi mà chúng ta có thể thay đổi các yếu tố và điều kiện thử nghiệm để phù hợp với mục tiêu nghiên cứu, tạo sự linh hoạt

và thích ứng

• Mang tính khảo nghiệm cao khi với những kết quả giống nhau có thể được thực nghiệm lặp đi lặp lại nhiều lần giúp tăng độ tin cậy và minh bạch của nghiên cứu

• Tính chặt chẽ được đảm bảo khi mà các nghiên cứu thực nghiệm cho phép kiểm soát các biến khác nhau, giúp loại bỏ sự ảnh hưởng của các biến ngoại lai đảm bảo tính nhất quán của kết quả

❖ Ý nghĩa của phương pháp thực nghiệm

Là một phần quan trọng trong việc nghiên cứu khoa học khi mà theo thời gian dài hình thành và phát triển thì phương pháp này đã chứng minh được độ tin cậy và có khả năng tái tạo là tiền đề cho việc hình thành và phát triển các nghiên cứu về sau Phương pháp này giúp khai phá được tính sáng tạo của mỗi nhà nghiên cứu và mang ý nghĩa cực

kì lớn lao trong lịch sử hình thành của khoa học

2.3 Phương pháp Taguchi

2.3.1 Giới thiệu phương pháp Taguchi

Genichi Taguchi người khởi xướng phương pháp thực nghiệm Taguchi, cũng chính ông đã tạo tiền đề cho phương pháp Robust Design Mục tiêu ban đầu của phương pháp đó

là bảo vệ các sản phẩm khỏi các tác nhân ảnh hưởng gây sai lệch về chất lượng Đến năm

1970, phương pháp này đã chứng minh được độ tin cậy thông qua các nghiên cứu lâm sàn

Và từ đó nó được ứng dụng rộng rãi trong các nghiên cứu khoa học ngày nay

❖ Các đặc điểm phương pháp Taguchi:

➢ Phương pháp Taguchi bổ sung cho 2 phương pháp quy hoạch thực nghiệm toàn

phần (TNT) và riêng phần (TRT)

➢ Dựa trên việc chọn ma trận trực giao và phương pháp để phân tích kết quả

➢ Mỗi yếu tố có thể có từ nhiều mức độ

➢ Phương pháp được tối ưu nhất khi có càng nhiều nhân tố khảo sát, số lượng nhân

tố tác động ít và khi chỉ có một số ít yếu tố có ý nghĩa

Phương pháp Taguchi sử dụng tỷ số S/N được chuyển đổi từ hàm số mất mát L = k(y-m)2 , trong đó:

• L là mất mát do sai lệch giá trị đáp ứng y nhận được so với giá trị đáp ứng

m mong muốn

• k là hằng số [10]

2.3.2 Mục tiêu của phương pháp Taguchi

Chất lượng được hình thành thông qua các quá trình thiết kế như: thiết kế thiết bị; thiết kế dung sai và thiết kế tham số Bằng việc xác định quá trình gây nên sự ảnh hưởng lớn nhất đến chất lượng sản phẩm từ đó xây dựng các tham số thiết kế để đưa ra một mục tiêu cụ thể cho chất lượng sản phẩm Sản phẩm có ý nghĩa khi được sản xuất ở mức chất lượng ngẫu nhiên và gạt bỏ những thứ quá xa giá trị trung bình

Việc một sản phẩm đạt giá trị cao về chất lượng đòi hỏi phải kiểm soát tốt các yếu

tố gây ảnh hưởng và miễn nhiễm với các yếu tố môi trường không thể kiểm soát

2.3.3 Ưu điểm và nhược điểm

❖ Ưu điểm

1) Tiết kiệm thời gian và chi phí: Giảm số lượng thí nghiệm cần phải thực hiện, từ

đó cắt giảm chi phí không cần thiết và thời gian cho việc nghiên cứu, phát triển

sản phẩm

2) Tối ưu hoá chất lượng: Tối ưu hoá các tham số thiết kế để đạt được hiệu suất tốt

nhất

3) Khả năng chống nhiễu: Thiết kế sản phẩm và quy trình sản xuất ít chịu tác động

của các yếu tố gây nhiễu từ môi trường

4) Dễ dàng áp dụng: Phương pháp đơn giản, dễ hiểu giúp ứng dụng trong nhiều lĩnh

vực

5) Tăng cường sự đổi mới: Khuyến khích tư duy sáng tạo và cải tiến không ngừng

thông qua việc kiểm tra nhiều trường hợp tham số khác nhau

❖ Nhược điểm

1) Giới hạn trong việc phân tích chi tiết: Phương pháp không đủ chi tiết để phân tích các mối quan hệ phức tạp giữa các biến số

2) Phụ thuộc vào lựa chọn mức độ và yếu tố: Phương pháp phụ thuộc khá nhiều vào quá trình lựa chọn yếu tố và mức độ của tham số Sai lầm trong việc lựa chọn có thể dẫn đến kết quả không chính xác

3) Khó khăn trong việc áp dụng các yếu tố định tính: Taguchi tập trung vào các yếu

tố định lượnggaya khó khăn khi áp dụng cho các yếu tố định tính

4) Yêu cầu kinh nghiệm và kiến thức: Người sử dụng phải có kiến thức và kinh nghiệm nhất định về thiết kế thí nghiệm và thống kê

2.3.4 Hoạch định taguchi

Các hình vuông Latin kết hợp lại với nhau theo một cách nhất quán từ đó hình thành nên bảng hoạch định Taguchi Trong đó, chỉ có yếu tố chính và tương tác bậc 1 giữa hai yếu tố là quan trọng các tương tác bậc cao khác không đáng kể

2.3.5 Tính chất bảng hoạch định trực giao

Các mức của từng yếu tố xuất hiện cùng số lần trong bảng, đảm bảo rằng không có mức nào bị thiên lệch trong quá trình thí nghiệm Các cột của bảng trực giao không tương quan với nhau, nghĩa là sự kết hợp của các mức giữa các yếu tố là độc lập Điều này phân tích rõ ràng tác động của từng yếu tố đến kết quả thí nghiệm

2.3.6 Các bước thực nghiệm

❖ Xây dựng các yếu tố

Trong hoạch định thì việc lựa chọn từng yếu tố để khảo sát đóng vai trò cực kì quan trọng Chính vì vậy cần có hiểu biết sâu về yếu tố đó trước khi đưa vào hoạch định để tránh các sai lầm gây sai lệch về kết quả

❖ Thiết lập các mức độ cho từng yếu tố

Đối với các ảnh hưởng tuyến tính số mức độ nên chọn là 2 Tuy nhiên nếu ảnh hưởng là phi tuyến thì số mức độ cho các yếu tố này có thể là 3 hay 4 tuỳ thuộc vào mối quan hệ bậc 2 hay bậc 3

Số lượng mức độ của mỗi yếu tố được quyết định từ phần trăm đóng góp và sai số thông qua việc phân tích dữ liệu thực nghiệm Đối với các mối quan hệ chưa biết chính xác thì mức độ nên chọn là hai

XÁC ĐỊNH MỨC ĐỘ CHO MỖI YẾU TỐ

CHỌN CÁC YẾU TỐ

CHỌN BẢNG MA TRẬN TRỰC GIAO

THỰC NGHIỆM

PHÂN TÍCH SỐ LIỆU VÀ XÁC ĐỊNH MỨC TỐI

ƯU CHO YẾU TỐ KIỂM SOÁT

KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG TƯƠNG LAI