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

Với sự phong phú và đa dạng, gỗ được sử dụng hầu khắp mọi nơi, từ những vật dụng đơn giản nhất trong gia đình đến các công trình kiến trúc hiện đại.. Ngoài ra, gỗ còn được sử dụng trong

Trang 1

SVTH: ĐỖ THÀNH TÀI MSSV:11363961 Trang 1

TỐI ƯU HOÁ ĐIỀU KIỆN XỬ LÍ GỖ BẰNG MUỐI CROMAT

VÀ ANCOL

1 Mở đầu:

Nước ta ở vùng nhiệt đới có điều kiện thuận lợi cho rừng phát triển Rừng cung cấp cho chúng ta một nguồn lâm sản vô cùng quý giá, trong đó đặc biệt và phổ biến nhất

là gỗ Với sự phong phú và đa dạng, gỗ được sử dụng hầu khắp mọi nơi, từ những vật dụng đơn giản nhất trong gia đình đến các công trình kiến trúc hiện đại Ngoài ra, gỗ còn được sử dụng trong các ngành công nghiệp giấy, sợi, công nghiệp ván ép, công nghiệp hoá chất, công nghiệp tàu biển [1] Tuy nhiên trong quá trình chế biến và sử dụng gỗ chúng ta thường gặp một số khó khăn như một số loại gỗ có độ bền cơ học không cao, sự tấn công của nấm, mốc, mọt, hà, ẩm, vi sinh vật làm cho gỗ bị thối, mục, nứt nẻ, cong vênh giá trị của gỗ Để khắc phục hiện tượng này chúng tôi đã nghiên cứu tối ưu hoá điều kiện xử lý gỗ bằng muối cromat và ancol

2 Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu:

2.1 Nguyên liệu:

Mẫu gỗ xử lý thuộc loại IV có hình dạng hình hộp chữ nhật mặt cắt vuông, kích thước 20x20x300 (mm), trong đó 300 là kích thước dọc thớ Các yêu cầu khác về hình dạng

và độ chính xác của mẫu theo đúng các điều 15,16 của TCVN 356:1970, riêng sai lệch

về chiều dài không được vượt quá 0,1mm

2.2 Phương pháp thử nghiệm:

2.2.1 Thiết bị

Trang 2

- Máy thử với độ đo lực chính xác đến 10N

- Thước cặp, độ chính xác 0.1mm

- Dụng cụ xác định độ ẩm

2.2.2 Tiến hành thử

- Muốn xác định modun đàn hồi và giới hạn bền khi uốn trên cùng một mẫu thì xác định modun đàn hồi trước, sau đó mới xác định giới hạn bền

- Đo mẫu: ở mỗi mẫu (tại điểm giữa chiều dài) đo chính xác đến 0.1mm chiều rộng b theo phương xuyên tâm và chiều cao h theo phương tiếp tuyến

* Thử giới hạn bền khi uốn tĩnh theo hình vẽ 2.1: Mẫu đặt trên 2 gối tựa sao cho lực gây uốn hướng theo phương tiếp tuyến với vòng nằm (uốn tiếp tuyến) còn dao truyền lực và gối tựa thì đối xứng qua trung điểm của mẫu

- Khi thử gỗ ẩm, đặc biệt là gỗ mềm, bên dưới gối tựa và dao truyền lực phải đặt miếng lót kích thước 20x20 (mm) làm bằng gỗ dán dày 5mm (hoặc vật liệu tương tự) Đầu máy truyền lực phải di chuyển dều đặn trong suốt quá trình thử, ứng với tốc độ tăng tải 7.000 ±1.500 N/ph Nếu dùng máy truyền động bằng cơ khí thì tốc độ di chuyển của đầu máy là 10mm/ph.Tăng tải cho đến khi mẫu bị phá hoại, nghĩa là kim đồng hồ đo lực quay theo chiều ngược lại Đọc tải trọng cực đại Pmax trên bảng đo chính xác đến 10N

* Xác định độ ẩm: Xác định ngay độ ẩm W của từng mẫu (theo TCVN 358:1970) bằng cách cắt 2 khối vuông kích thước chừng 20x20x20(mm) ở gần hai bên chổ gãy

Trang 3

để làm mẫu đo độ ẩm

3 Kết quả bàn luận:

Để xác định điều kiện tối ưu cho quá trình xử lý gỗ, tiến hành thí nghiệm theo phương pháp leo dốc ứng với hai yếu tố được khảo sát là hàm lượng muối cromat và thể tích acol Hàm mục tiêu được chọn là độ bền uốn, độ hút nước, độ dãn dài và độ chống chịu vi sinh vật Phương trình hồi quy có dạng như sau:

y = b0 + b1x1 + b2x2 + b12x1x2 Trong đó:

x1: biến số mã hoá của biến thực

Z1: hàm lượng cromat, g

x2: biến số mã hoá của biến thực

Z2: thể tích ancol,ml

Y: hàm mục tiêu

b0, b1, b2, b12: các hệ số của phương trình hồi quy

3.1.Xác định phương trình hồi quy

3.1.1 Lập ma trận quy hoạch thực nghiệm và xác định các hệ số của phương trình

- Số biến độc lập k = 2

- Số thí nghiệm được thực hiện : N = 22 = 4

- Tâm phương án:

Trang 4

ZO

J =

2

min max Z

Z 

Z0

2

40 50 2

min 1 max

Z

Z0

2

100 200 2

min 2 max

Z

- Khoảng biến thiên của các yếu tố tính từ mức cơ sở:

ZJ=

2

min max Z

Z 

2

40 50 2

min max Z   

Z

2

100 200 2

min

Z

- Góc hệ trục tọa độ:

xmax

J =

Z



 max

x0

5

45 50





Z

x0

5

45 40





Z Z

Trang 5

x0

50

150 200





Z

x0

100

150 100





Z

- Điều kiện thí nghiệm:

thiên

Mức dưới -1 Mức cơ sở 0 - Mức trên +1 Hàm lượng

Thể tích ancol

- Xây dựng ma trận theo biến mã và tiến hành thí nghiệm

+ x1 : khối lượng muối cromat (g)

+ x2 : thể tích ancol (ml)

+ Y : hàm mục tiêu độ bền uốn (kN/cm2

)

Trang 6

Summary

R2 for Prediction 0.891

First Order Autocorrelation 0.292

Coefficient of Variation 0.684

ANOVA

Regression 306875 100 102292 251.98 0.000421 3

LOF Error 867.86 0 (71) 867.86 4.9592 0.156 1

Trang 7

y1 = b0 + b1 *x1 + b2 *x2 + b12 *x1 *x2

P value Std Error -95% 95% T Start VIF

b0 2947.1 3.80472E -08 7.615 2922.9 2971.4 387.00

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

- Các hệ số trong phương trình hồi quy được xác định như sau:

3.1.2 Kiểm định sự có nghĩa các hệ số theo tiêu chuẩn Student:

Ta có :

S2

th= 251.98

Sth= s2th

i N

i

i y x

x N



1

2 1

ji i

ji

N



1

Trang 8

Sth= 15.87

Sbj =

N

Sth

Sbj= 7.94

- Ý nghĩa của hệ số được kiểm định theo tiêu chuẩn t :

S2

- Giá trị bảng của tiêu chuẩn Student đối với mức ý nghĩa p = 0,05; bậc tự do là f = 2 Tra bảng ta có tb(p;f) = t(0,05;2) = 4.3

- Đối chiếu với các trị số Student tính ta thấy t12< tbnên hệ số b12không có ý nghĩa và sau khi loại bỏ hệ số này, phương trình hồi qui của hàm y1là:

y1 = 2947.1 + 142.5x1 + 237.5x2

- Kiểm tra sự tương thích của phương trình hồi quy:

2 2

th

du

S

F 

Với

1 1

2



 



N

y y S

N

i

i i du

2

du

S = 867.86 Trong đó: N: số thí nghiệm

l: số hệ số có nghĩa trong phương trình

j

b

j j

S b

t 

Trang 9

i

y : giá trị đo được trong thực nghiệm;

i

y : giá trị tính toán theo phương trình

- Tiêu chuẩn Fisher: 2

2

th

du

S

F 

- So sánh giá trị F với Fb = F(1-p)( f2 ,f1)

Trong đó: p:mức ý nghĩa

f1: bậc tự do của phương sai dư f1 = N - L = 4 - 3 = 1

f2: bậc tự do của phương tái hiện f2 = No -1 = 2

- Tra bảng ta có F0,95 (1,2) = 18.51, suy ra 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 hoá thực nghiệm

Tối ưu tối hoá quá trình khảo sát các hàm mục tiêu bằng phương pháp leo dốc

(phương pháp Box-Wilson), chọn bước nhảy của yếu tố Z1là 𝛿𝑖 = 1.5, dựa vào 𝛿𝑖 tính

𝛿2 của Z2 theo công thức:

1

1





b

bi i

I

i 



Trong đó 𝛿𝑖 là bước nhảy của yếu tố thứ i; bi : là hệ số hôi qui của các yếu tố tương quan; ∆i là khoảng biến thiên của từng yếu tổ tương ứng

- Kết quả tính toán bước chuyển động

Trang 10

- Tổ chức thí nghiệm leo dốc:

Từ kết quả các bước chuyển động 𝛿𝑗ở bảng trên, tổ chức thí nghiệm leo dốc và điểm xuất phát tại tâm thực nghiệm

- Kết quả thí nghiệm theo hướng leo dốc

TN

Yếu tố

Trang 11

Thí nghiệm thứ năm tốt nhất Tại khối lượng muối cromat: 49.5g và thể tích ancol 225ml có

độ bền uốn: 3329.64kN/cm2

Trang 12

KẾT LUẬN

Đã xác định được phương trình hồi quy tối ưu hoá:

Y = 2947.1 + 142.5x1 + 237.5x2

với các hệ số hệ số b1=142.5 > 0, b2= 237.5 > 0

Điều này có nghĩa là khi x1, x2 tăng thì y tăng và ngược lại khi x1, x2 giảm thì y giảm, tức là tăng khối lượng muối crômat và tăng thể tích ancol trong dung dịch thì độ bền uốn sẽ tăng Gíá trị phù hợp nhất trong quá trình xử lý để có độ bền uốn lớn nhất 3329.64 kN/cm2 có khối lượng muối cromat 49.5g và thể tích ancol 225ml

Trang 13

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] PGS.TS Phạm Văn Tất, Quy hoạch thực nghiệm trong công nghệ hóa học

[2] TCVN tính chất cơ lý của gỗ 358, Hà Nội 1970

[3] Nguyễn Cảnh (1993), Quy hoạch thực nghiệm, Nhà xuất bản Đại học Bách khoa

TP Hồ Chí Minh

[4] Nguyễn Thị Ngọc Bích (2003), Kỹ thuật xenlulo và giấy, Nhà xuất bản Đại học

Quốc Gia TP Hồ Chí Minh

[5] http://doc.edu.vn/tai-lieu/

Định dạng
Số trang	15
Dung lượng	441,02 KB