TỐI ưu HOÁ điều KIỆN xử lí gỗ BẰNG MUỐI CROMAT và ANCOL

GVHD: PGS.TS Phạm Văn Tất Tiểu luận môn: Quy Hoạch Thực Nghiệm TỐI ƯU HỐ ĐIỀU KIỆN XỬ LÍ GỖ BẰNG MUỐI CROMAT VÀ ANCOL Mở đầu: Nước ta vùng nhiệt đới có điều kiện thuận lợi cho rừng phát triển Rừng cung cấp cho nguồn lâm sản vơ q giá, đặc biệt phổ biến gỗ Với phong phú đa dạng, gỗ sử dụng hầu khắp nơi, từ vật dụng đơn giản gia đình đến cơng trình kiến trúc đại Ngồi ra, gỗ sử dụng ngành công nghiệp giấy, sợi, công nghiệp ván ép, công nghiệp hố chất, cơng nghiệp tàu biển [1] Tuy nhiên trình chế biến sử dụng gỗ thường gặp số khó khăn số loại gỗ có độ bền học khơng cao, công nấm, mốc, mọt, hà, ẩm, vi sinh vật làm cho gỗ bị thối, mục, nứt nẻ, cong vênh giá trị gỗ Để khắc phục tượng chúng tơi nghiên cứu tối ưu hố điều kiện xử lý gỗ muối cromat ancol Nguyên liệu phương pháp nghiên cứu: 2.1 Nguyên liệu: Mẫu gỗ xử lý thuộc loại IV có hình dạng hình hộp chữ nhật mặt cắt vng, kích thước 20x20x300 (mm), 300 kích thước dọc thớ Các u cầu khác hình dạng độ xác mẫu theo điều 15,16 TCVN 356:1970, riêng sai lệch chiều dài không vượt 0,1mm 2.2 Phương pháp thử nghiệm: 2.2.1 Thiết bị SVTH: ĐỖ THÀNH TÀI MSSV:11363961 Trang GVHD: PGS.TS Phạm Văn Tất Tiểu luận môn: Quy Hoạch Thực Nghiệm - Máy thử với độ đo lực xác đến 10N - Thước cặp, độ xác 0.1mm - Dụng cụ xác định độ ẩm 2.2.2 Tiến hành thử - Muốn xác định modun đàn hồi giới hạn bền uốn mẫu xác định modun đàn hồi trước, sau xác định giới hạn bền - Đo mẫu: mẫu (tại điểm chiều dài) đo xác đến 0.1mm chiều rộng b theo phương xuyên tâm chiều cao h theo phương tiếp tuyến * Thử giới hạn bền uốn tĩnh theo hình vẽ 2.1: Mẫu đặt gối tựa cho lực gây uốn hướng theo phương tiếp tuyến với vòng nằm (uốn tiếp tuyến) dao truyền lực gối tựa đối xứng qua trung điểm mẫu - Khi thử gỗ ẩm, đặc biệt gỗ mềm, bên gối tựa dao truyền lực phải đặt miếng lót kích thước 20x20 (mm) làm gỗ dán dày 5mm (hoặc vật liệu tương tự) Đầu máy truyền lực phải di chuyển dều đặn suốt trình thử, ứng với tốc độ tăng tải 7.000 ±1.500 N/ph Nếu dùng máy truyền động khí tốc độ di chuyển đầu máy 10mm/ph.Tăng tải mẫu bị phá hoại, nghĩa kim đồng hồ đo lực quay theo chiều ngược lại Đọc tải trọng cực đại Pmax bảng đo xác đến 10N * Xác định độ ẩm: Xác định độ ẩm W mẫu (theo TCVN 358:1970) cách cắt khối vng kích thước chừng 20x20x20(mm) gần hai bên chổ gãy SVTH: ĐỖ THÀNH TÀI MSSV:11363961 Trang GVHD: PGS.TS Phạm Văn Tất Tiểu luận môn: Quy Hoạch Thực Nghiệm để làm mẫu đo độ ẩm Kết bàn luận: Để xác định điều kiện tối ưu cho q trình xử lý gỗ, tiến hành thí nghiệm theo phương pháp leo dốc ứng với hai yếu tố khảo sát hàm lượng muối cromat thể tích acol Hàm mục tiêu chọn độ bền uốn, độ hút nước, độ dãn dài độ chống chịu vi sinh vật Phương trình hồi quy có dạng sau: y = b0 + b1x1 + b2x2 + b12x1x2 Trong đó: x1: biến số mã hố biến thực Z1: hàm lượng cromat, g x2: biến số mã hoá biến thực Z2: thể tích ancol,ml Y: hàm mục tiêu b0, b1, b2, b12: hệ số phương trình hồi quy 3.1.Xác định phương trình hồi quy 3.1.1 Lập ma trận quy hoạch thực nghiệm xác định hệ số phương trình - Số biến độc lập k = - Số thí nghiệm thực : N = 22 = - Tâm phương án: SVTH: ĐỖ THÀNH TÀI MSSV:11363961 Trang GVHD: PGS.TS Phạm Văn Tất Tiểu luận môn: Quy Hoạch Thực Nghiệm Z max  Z Z OJ = Z 10 = Z 02 = Z1max  Z1min 50  40   45 2 Z max  Z 200  100   150 2 - Khoảng biến thiên yếu tố tính từ mức sở: ZJ =  Z1 = Z2 = Z Z Z max  Z Z max max Z   50  40 5 200  100  50 - Góc hệ trục tọa độ: x max = J SVTH: ĐỖ THÀNH TÀI Z max  Z o Z x 10 = Z max  Z o 50  45  1 Z x 10 = Z  Z o 40  45   1 Z MSSV:11363961 Trang GVHD: PGS.TS Phạm Văn Tất Tiểu luận môn: Quy Hoạch Thực Nghiệm x 02 = Z max  Z o 200  150  1 Z 50 x 02 = Z  Z o 100  150   1 Z 100 - Điều kiện thí nghiệm: Yếu tố Hàm lượng cromat (Z1) Thể tích ancol (Z2) Các mức Khoảng biến Mức -1 Mức sở - Mức +1 thiên 40 45 50 100 150 200 50 - Xây dựng ma trận theo biến mã tiến hành thí nghiệm STN X1 X2 X1 - X2 Y 1 -1 -1 2840 -1 -1 2560 -1 -1 3030 0 2970 0 2965 0 2945 1 3320 + x1 : khối lượng muối cromat (g) + x2 : thể tích ancol (ml) + Y : hàm mục tiêu độ bền uốn (kN/cm2) SVTH: ĐỖ THÀNH TÀI MSSV:11363961 Trang GVHD: PGS.TS Phạm Văn Tất Tiểu luận môn: Quy Hoạch Thực Nghiệm Summary [R] 0.998 R2 0.996 R2 adjusted 0.992 Standard Error 20.15 # Points PRESS 33551.39 R2 for Prediction 0.891 Durbin – Watson d 1.262 First Order Autocorrelation 0.292 Collinearity 1.000 Coefficient of Variation 0.684 Precision Index 76.000 ANOVA Source SS SS% MS Regression 306875 100 102292 Residual 1217.9 405.95 LOF Error 867.86 (71) 867.86 Pure Error 350.00 (29) 175.00 Total 308093 100 SVTH: ĐỖ THÀNH TÀI F 251.98 F Signif 0.000421 df 3 4.9592 0.156 MSSV:11363961 Trang GVHD: PGS.TS Phạm Văn Tất Tiểu luận môn: Quy Hoạch Thực Nghiệm y1 = b0 + b1 *x1 + b2 *x2 + b12 *x1 *x2 P value Std Error -95% 95% T Start 387.00 VIF b0 2947.1 3.80472E -08 7.615 2922.9 2971.4 b1 142.50 0.000765 10.07 110.44 174.56 14.15 1.000 b2 237.50 0.000167 10.07 205.44 269.56 23.58 1.000 b3 2.500 0.820 10.07 -29.56 34.56 0.248 1.000 - Các hệ số phương trình hồi quy xác định sau: bj  N  x ji y ji i 1 b12  N b0 2947.1 b1 142.50 b2 237.50 b3 2.500 N  (x x ) y i 1 i i 3.1.2 Kiểm định có nghĩa hệ số theo tiêu chuẩn Student: Ta có : S th2 = 251.98 Sth= s th SVTH: ĐỖ THÀNH TÀI MSSV:11363961 Trang GVHD: PGS.TS Phạm Văn Tất Tiểu luận môn: Quy Hoạch Thực Nghiệm  Sth= 15.87 Sbj = Sth N  Sbj= 7.94 - Ý nghĩa hệ số kiểm định theo tiêu chuẩn t : tj  S th2 251.98 Sth 15.87 bj Sb j Sbj 7.94 t0 387.00 t1 14.15 t2 23.58 t12 0.25 - Giá trị bảng tiêu chuẩn Student mức ý nghĩa p = 0,05; bậc tự f = Tra bảng ta có tb(p;f) = t(0,05;2) = 4.3 - Đối chiếu với trị số Student tính ta thấy t12 < tb nên hệ số b12 khơng có ý nghĩa sau loại bỏ hệ số này, phương trình hồi qui hàm y1 là: y1 = 2947.1 + 142.5x1 + 237.5x2 - Kiểm tra tương thích phương trình hồi quy: F S du S th2  y N  Với S du i 1 i  yi  N 1 S du = 867.86 Trong đó: N: số thí nghiệm l: số hệ số có nghĩa phương trình SVTH: ĐỖ THÀNH TÀI MSSV:11363961 Trang GVHD: PGS.TS Phạm Văn Tất Tiểu luận môn: Quy Hoạch Thực Nghiệm yi : giá trị đo thực nghiệm; yi : giá trị tính tốn theo phương trình - Tiêu chuẩn Fisher: F S du S th2 - So sánh giá trị F với Fb = F(1-p)( f2 ,f1) Trong đó: p:mức ý nghĩa f1: bậc tự phương sai dư f1 = N - L = - = f2: bậc tự phương tái f2 = No -1 = - Tra bảng ta có F0,95 (1,2) = 18.51, suy F < F0,95 (1,2) phương trình hồi qui tương thích thực nghiệm Vậy phương trình hồi qui là: Y = 2947.1 + 142.5x1 + 237.5x2 3.2 Tối ưu hố thực nghiệm Tối ưu tối hố q trình khảo sát hàm mục tiêu phương pháp leo dốc (phương pháp Box-Wilson), chọn bước nhảy yếu tố Z1là 𝛿𝑖 = 1.5, dựa vào 𝛿𝑖 tính 𝛿2 Z2 theo công thức: i   I bi  i b11 Trong 𝛿𝑖 bước nhảy yếu tố thứ i; bi : hệ số hôi qui yếu tố tương quan; ∆i khoảng biến thiên yếu tổ tương ứng - Kết tính tốn bước chuyển động SVTH: ĐỖ THÀNH TÀI MSSV:11363961 Trang GVHD: PGS.TS Phạm Văn Tất Tiểu luận môn: Quy Hoạch Thực Nghiệm Các yếu tố ảnh hưởng Các mức Z1 , g Z2, ml Mức sở 45 150 Khoảng biến thiên (  i ) 50 Hệ số bi 142.5 237.5 bi  i 712.5 11875 1.5 25 Bước chuyển động  - Tổ chức thí nghiệm leo dốc: Từ kết bước chuyển động 𝛿𝑗 bảng trên, tổ chức thí nghiệm leo dốc điểm xuất phát tâm thực nghiệm - Kết thí nghiệm theo hướng leo dốc Yếu tố Z1(g) Z2 (ml) Y (kN/cm2) 45 150 2947 46.5 175 2849.64 48 200 3039.64 49.5 225 3329.64 51 250 2569.64 TN SVTH: ĐỖ THÀNH TÀI MSSV:11363961 Trang 10 GVHD: PGS.TS Phạm Văn Tất Tiểu luận môn: Quy Hoạch Thực Nghiệm Thí nghiệm thứ năm tốt Tại khối lượng muối cromat: 49.5g thể tích ancol 225ml có độ bền uốn: 3329.64kN/cm2 SVTH: ĐỖ THÀNH TÀI MSSV:11363961 Trang 11 GVHD: PGS.TS Phạm Văn Tất Tiểu luận môn: Quy Hoạch Thực Nghiệm KẾT LUẬN Đã xác định phương trình hồi quy tối ưu hố: Y = 2947.1 + 142.5x1 + 237.5x2 với hệ số hệ số b1=142.5 > 0, b2= 237.5 > Điều có nghĩa x1, x2 tăng y tăng ngược lại x1, x2 giảm y giảm, tức tăng khối lượng muối crômat tăng thể tích ancol dung dịch độ bền uốn tăng Gíá trị phù hợp q trình xử lý để có độ bền uốn lớn 3329.64 kN/cm2 có khối lượng muối cromat 49.5g thể tích ancol 225ml SVTH: ĐỖ THÀNH TÀI MSSV:11363961 Trang 12 GVHD: PGS.TS Phạm Văn Tất Tiểu luận môn: Quy Hoạch Thực Nghiệm TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS.TS Phạm Văn Tất, Quy hoạch thực nghiệm cơng nghệ hóa học [2] TCVN tính chất lý gỗ 358, Hà Nội 1970 [3] Nguyễn Cảnh (1993), Quy hoạch thực nghiệm, Nhà xuất Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh [4] Nguyễn Thị Ngọc Bích (2003), Kỹ thuật xenlulo giấy, Nhà xuất Đại học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh [5] http://doc.edu.vn/tai-lieu/ SVTH: ĐỖ THÀNH TÀI MSSV:11363961 Trang 13  ... độ ẩm Kết bàn luận: Để xác định điều kiện tối ưu cho trình xử lý gỗ, tiến hành thí nghiệm theo phương pháp leo dốc ứng với hai yếu tố khảo sát hàm lượng muối cromat thể tích acol Hàm mục tiêu... 142.5x1 + 237.5x2 3.2 Tối ưu hoá thực nghiệm Tối ưu tối hố q trình khảo sát hàm mục tiêu phương pháp leo dốc (phương pháp Box-Wilson), chọn bước nhảy yếu tố Z1là