Thiết kế hệ thống sấy thùng quay và nghiên cứu cơ chế độ sấy tối ưu bằng quy hoạch thực nghiệm

Tr-ờng đại học vinh khoa hóa học === === đồ án tốt nghiệp Đề tài: thiết kế hệ thống sấy thing quay nghiên cứu chế độ sấy tối -u b»ng quy ho¹ch thùc nghiƯm GV h-íng dÉn : PGS TS T«n thÊt minh SV thùc hiƯn : ngun khắc quân Lớp : 48K - Công nghệ thực phẩm MỤC LỤC PHẦN I : TỔNG QUAN I.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐƯỜNG I.1.1 Ý nghĩa nghành công nghiệp chế biến đường I.1.2 Sự phát triển cơng nghiệp đường mía giới I.1.3 Tình hình cơng nghiệp đường nước ta I.1.4 Tính chất đường saccarose I.1.5 Quy trình cơng nghệ sản xuất đường I.1.6 Các loại sản phẩm đường I.2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẤY I.2.1 Khái niệm I.2.2 Phân loại vật liệu ẩm trạng thái nước vật liệu I.2.3 Cơ chế thoát ẩm khỏi vật liệu trình sấy I.2.4 Các giai đoạn trình sấy I.2.5 Các phương pháp sấy I.2.6 Lựa chọn thiết bị sấy đường PHẦN II: TÍNH TỐN THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY SẤY THÙNG QUAY II.1 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC II.1.1 Cấu tạo II.1.2 Nguyên lý làm việc II.1.3 Đặc tính nguyên liệu sấy(đường Saccharoza) II.1.4 Yêu cầu cơng nghệ sản xuất sau sấy II.2 TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC SƠ BỘ II.2.1 Tính cân vật chất II.2.2 Xác định thời gian sấy II.2.2 Xác định kích thước sơ hệ thống sấy thùng quay II.3 TÍNH TỐN NHIỆT CHO THÙNG SẤY II.3.1 Quá trình sấy lý thuyết II.3.2 Quá trình sấy thực tế II.4 TÍNH TỐN THIẾT BỊ CALORIPHE II.5 XÁC ĐỊNH TRỞ LỰC SẤY VÀ CÔNG SUẤT QUẠT II.5.1 Xác định cột áp tồn phần II.5.2 Cơng suất quạt II.6 TÍNH TỐN CƠ KHÍ II.6.1 Tính cơng suất quay thùng II.6.2 Tải trọng tác dụng lên thùng II.6.3 Tính bền thân thùng II.6.4 Kiểm tra mối hàn thân thùng II.6.5 Tính lăn đỡ II.6.6 Tính điểm đặt bánh vòng PHẦN III: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÂY DỰNG PHƯƠNG TRÌNH HỒI QUY III.1 TỔNG QUAN VỀ QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM VÀ TỐI ƯU HÓA III.2 PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM III.2.1 Mơ hình thí nghiệm thiết bị sử dụng III.2.2 Phương pháp xử lý nguyên liệu III.2.3 Phương pháp xác định độ ẩm III.2.4 Phương pháp tiến hành thí nghiệm, điều chỉnh thơng số cơng nghệ III.3.TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM VÀ XÂY DỰNG MƠ HÌNH III.3.1 Chuẩn bị thực nghiệm III.3.2 Tiến hành thí nghiệm III.3.3 kế hoạch thực nghiệm bậc mức tối ưu toàn phần ( kế hoạch 2k ) III.3.4 Kết thí nghiệm DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng I.1 : Chỉ tiêu hoá lý đường tinh luyện Bảng I.2 : Chỉ tiêu hoá lý đường trắng Bảng I.3 : Chỉ tiêu hố lý đường thơ Bảng I.4 : Chỉ tiêu hóa lý đường vàng tinh khiết Bảng II.1: Thông số tác nhân sấy đốt Bảng II.2: Chọn kích thước caloriphe Bảng II.3: Kích thước xyclon Bảng III.1 : Thí nghiệm theo nhiệt độ Bảng III.2 : Thí nghiệm theo tốc độ tác nhân sấy Bảng III.3 : Thí nghiệm theo tốc độ vòng quay thùng Bảng III.4: Điều kiện thí nghiệm Bảng III.5: Ma trận thực nghiệm trực giao cấp Bảng III.6: Xác định hệ số hồi quy có nghĩa Bảng III.7: Kiểm tra tính thích ứng mơ hình Bảng III.8: Tính bước chuyển động δi yếu tố Bảng III.9: Kết thí nghiệm theo hướng leo dốc DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ VÀ SƠ ĐỒ Hình I.1 Hệ thống sấy tầng sơi Hình I.2 : Hệ thống sấy rung nằm ngang Hình II.1 : Hệ thống sấy thùng quay Đồ thị II.1 : Đồ thị sấy Đồ thị III.1: Ảnh hưởng nhiệt độ tác nhân sấy đến thời gian sấy cố định V = m/s; n = vg/ph Đồ thị III.2: Ảnh hưởng nhiệt độ tác nhân sấy đến độ ẩm vật liệu cố định V = m/s; n = 4vg/ph Đồ thị III.3: Ảnh hưởng tốc độ tác nhân sấy đến thời gian sấy cố định: nhiệt độ sấy t = 80ºC, n = 4vg/ph Đồ thị III.4: Ảnh hưởng tốc độ tác nhân sấy đến độ ẩm vật liệu cố định: nhiệt độ sấy t = 80ºC, n = 4vg/ph Đồ thị III.5: Ảnh hưởng tốc độ vòng quay thùng đến thời gian sấy cố định, tốc độ tác nhân sấy V = m/s , nhiệt độ sấy 80ºC Đồ thị III.6: Ảnh hưởng tốc độ vòng quay thùng đến độ ẩm vật liệu cố định, tốc độ tác nhân sấy V = m/s , nhiệt độ sấy 80ºC LỜI MỞ ĐẦU  Sấy q trình cơng nghệ sử dụng nhiều ngành công nông nghiệp Trong công nghiệp chế biến nông lâm, hải sản kỹ thuật sấy đóng vai trị đặc biệt quan trọng Việt Nam nước có khí hậu nhiệt đới với gần 80% dân số làm nghề nông nên loại nông sản thực phẩm đa dạng, phong phú có sản lượng lớn Vì vậy, nghiên cứu phát triển cơng nghệ sấy loại nơng sản thực phẩm coi nhiệm vụ chiến lược nghiệp phát triển kinh tế Trước đây, nông sản thực phẩm phơi ánh nắng mặt trời nên sản phẩm thu thường có chất lượng thấp, thời gian phơi sấy lâu bị phụ thuộc vào thời tiết Công nghệ sấy phát triển cho phép tạo sản phẩm có giá trị chất lượng cao Một hướng nhiều nhà khoa học tập trung nghiên cứu ảnh hưởng thông số đến chế độ vận hành máy sấy nhằm đem lại hiệu kinh tế cao Mục tiêu giảm tiêu hao lượng thời gian sấy đảm bảo chất lượng sản phẩm Trong công nghệ sản xuất đường, công đoạn sấy đóng vai trị quan trọng nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm, công nghệ sấy đường thực chủ yếu thiết bị sấy thùng quay Việc nghiên cứu công nghệ thiết bị sấy thùng quay để sấy đường cho sở sản xuất quy mô nhỏ nhằm nâng cao chất lượng hiệu kinh tế việc cần thiết người làm công tác nghiên cứu kỹ thuật Bên cạnh đó, máy sấy thùng quay ứng dụng để sấy loại sản phẩm khác như: sản phẩm dạng hạt, sản phẩm có kích thước nhỏ đậu đỗ, cà phê, ngô hạt, muối ăn, củ cắt nhỏ Máy sấy thùng quay có ưu điểm lớn làm việc ổn định, suất cao kinh tế Yêu cầu đặt phải xác định chế độ vận hành máy cho kinh tế đảm bảo chất lượng sản phẩm sấy Vì vậy, đồ án có hai nội dung thiết kế chế tạo máy sấy thùng quay nghiên cứu tìm chế độ cơng nghệ sấy tối ưu sản phẩm đường máy sấy thùng quay Trong thời gian làm luận văn thời gian không nhiều nên số nội dung không tránh khỏi thiếu sót, cịn đơi chỗ chưa thật hồn chỉnh Tơi xin chân thành cám ơn PGS.TS Tôn Thất Minh hướng dẫn tơi hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cám ơn tồn thể mơn hóa thực phẩm thầy khoa hóa học giảng dạy giúp đỡ năm học vừa qua PHẦN I : TỔNG QUAN I.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐƯỜNG I.1.1 Ý nghĩa nghành công nghiệp chế biến đường Đường thức ăn quan trọng cho sống người: Cùng với protit, chất béo, muối vô cơ, đường sản phẩm dinh dưỡng cần thiết chủ yếu cho người Chúng ta biết lượng chủ yếu cần cho thể người gluxit cung cấp Đường loại gluxit Đường có khả chuyển hóa thành lượng dễ dàng nhanh chóng Đường đóng góp lớn ngành kinh tế quốc dân: Ngoài việc dùng làm thức ăn trực tiếp đường loại thực phẩm có nhiều cơng dụng làm bánh kẹo loại, nước giải khát, cà phê, …Làm tăng hương vị loại thực phẩm khác kỹ nghệ sản xuất đồ hộp dùng y học để chữa bệnh I.1.2 Sự phát triển cơng nghiệp đường mía giới Ấn độ nước giới biết sản xuất đường từ mía Vào khoảng năm 398 người Ấn Độ Trung Quốc biết chế biến mật đường thành tinh thể Từ đó, kỹ thuật sản xuất đường phát triển sang Ba Tư, Ý, Bồ Đào Nha, đồng thời đưa việc tinh luyện đường thành ngành công nghệ Lúc đầu cơng nghiệp đường cịn thơ sơ, người ta ép mía trục gổ đứng, lấy sức kéo từ trâu bị, lắng vơi, đặc chảo kết tinh tự nhiên Công nghiệp đường có từ lâu đời, 200 năm gần khí hóa Nhiều thiết bị quan trọng phát minh vào kỷ 19 Năm 1813 Howard phát minh nồi bốc chân không dùng nồi nên hiệu bốc thấp, đến năm 1843 Rillieux cải tiến thành hệ bốc nhiều nồi, nên tiết kiệm lượng dùng Năm 1837 Pouzolat phát minh máy ly tâm, có hệ thống truyền động đáy lấy dịch đường nên thao tác khơng thuận tiện Sau đó, năm 1867 Weston cải tiến thành máy ly tâm có hệ thống truyền động loại máy sử dụng phổ biến Đến năm 1878 máy sấy thùng quay xuất hiện, 1884 thiết bị kết tinh làm lạnh đời Trong năm gần ngành đường phát triển cách nhanh chóng, vấn đề khí hóa, liên tục hóa tự động hóa tồn dây chuyền sản xuất áp dụng rông rãi nhà máy đường I.1.3 Tình hình cơng nghiệp đường nước ta Việt Nam quốc gia có truyền thống sản xuất đường mía từ lâu đời Cùng với phát triển ngành đường giới, nghề làm đường thủ công nước ta phát triển mạnh Trong thời kỳ Pháp thuộc, ngành đường nước ta phát triển cách chậm chạp, sản xuất thủ công chủ yếu Lúc ta có nhà máy đường đại: Hiệp Hòa (miền nam) Tuy Hòa (miền trung) Theo thống kê năm 1939 toàn lượng đường mật tiêu thụ 100.000 Sau ngày hịa bình lập lại, lãnh đạo Đảng, lịng nhiệt tình lao động nhân dân ta cộng với giúp đở nước XHCN ngành đường nước ta ngày bắt đầu phát triển Trong năm 1958 – 1960, xây dựng nhà máy đường đại Việt Trì Sơng Lam (350 mía/ngày) nhà máy đường Vạn Điểm (1.000 mía/ngày) Khi đất nước thống nhất, tiếp tục xây dựng thêm số nhà máy đường đại miền Nam như: nhà máy đường Quảng Ngãi (1.500 mía/ngày), Hiệp Hịa (1.500 mía/ngày), nhà máy đường Phan Rang (350 mía/ngày), nhà máy đường tinh luyện Khánh Hội (150 mía/ngày) Biên Hịa (200 mía/ngày), gần ta xây dưng thêm nhà máy đường mới: La Ngà (2.000 mía/ngày), Lam Sơn (1.500 mía/ngày) Với nhà máy đường đại sở sản xuất đường thủ công, kết hợp với phát triển nhanh chóng kỹ thuật sản xuất đường, chắn thời gian tới nước ta có công nghiệp đường tiên tiến nhằm đáp ứng nhu cầu lượng đường sử dụng cho nhân dân góp phần xây dựng cho phát triển kinh tế nước ta I.1.4 Tính chất đường saccarose  Tính chất vật lý Là chất rắn kết tinh, không màu, suốt, có vị Khối lượng riêng: 1588 kg/m3 Nhiệt độ nóng chảy: 160 – 1800C Ở nhiệt độ lớn 1050C đường bị caramel hóa phần Khơng tan dầu hỏa, Ancol, CS2, Benzen, Glyxeri khan, … Dễ tan nước độ tan tỉ lệ thuận với nhiệt độ  Tính chất hóa học - Trong mơi trường axit: Đường saccarose bị thủy phân thành glucoza fructoza C12H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H12O6 Phản ứng phản ứng nghịch đảo đường - Trong môi trường kiềm: Dung dịch đường có tính axit yếu nên tác dụng với chất kiềm tạo thành saccarate Phản ứng kiềm áp dụng sản xuất đường phản ứng vôi: Mono Đi canxi saccarate dễ bị phân hủy, Tri saccarate khó bị phân hủy Đặc tính Tri saccarate ứng dụng để lấy đường saccarose khỏi mật củ cải Trong điều kiện pH > – bị nung nóng thời gian dài đường saccarose bị phân hủy tạo thành hợp chất có màu vàng màu nâu I.1.5 Quy trình cơng nghệ sản xuất đường Mía Xử lý Lấy nước Làm Cơ đặc nước mía Làm mật chè 1.Thí nghiệm với thay đổi nhiệt độ Bảng III.1 : Thí nghiệm theo nhiệt độ: (Nhiệt độ thay đổi từ 60ºC đến 100ºC, tốc độ tác nhân V = m/s, số vòng quay n = vòng/phút, độ ẩm ban đầu VLS: w = 2%) STT Nhiệt Nhiệt độ Tốc độ độ TNS Vào ( ºC ) TNS TNS (m/s) Số Thời Độ ẩm vòng gian sản Quay sấy phẩm (vg/ph) (phút) sấy (%) Nhận xét ( ºC ) 60 42 22,2 0,085 Hạt vón cục, màu trắng đục 65 47 22 0,083 Hạt vón cục, màu trắng đục 70 51 21,6 0,075 Hạt vón cục, khô, màu trắng đục 75 56 21,4 0,072 Hạt khô, rời đều, màu trắng sáng 80 60 21,1 0,068 Hạt khô,rời đều, màu trắng sáng 85 66 20,8 0,064 Hạt khô,rời đều, màu trắng sáng 90 71 20,4 0,057 Hạt to,khô rời,màu trắng sáng 95 77 20,1 0,054 Hạt to,khô rời, màu đậm 100 82 19,9 0,052 Hạt to, khô, màu đậm Đồ thị III.1 Ảnh hưởng nhiệt độ tác nhân sấy đến thời gian sấy cố định V = m/s; n = 4vg/ph 22, 22 21, 21 20, 20 19, 19 18, 60 65 70 75 80 85 90 95 100 Đồ thị III.2 Ảnh hưởng nhiệt độ tác nhân sấy đến độ ẩm vật liệu cố định V=2 m/s; n = 4vg/ph 0, 09 0, 08 0, 07 0, 06 0, 05 0, 04 0, 03 0, 02 0, 01 60 65 70 75 80 85 90 95 100 Sau tiến hành thí nghiệm, ta xây dựng đồ thị biểu diễn ảnh hưởng thời gian sấy nhiệt độ thay đổi, bên cạnh ta thấy nhiệt độ tăng thời gian sấy giảm theo tỷ lệ thuận với tăng nhiệt độ, giảm nhanh khoảng 70 – 90ºC độ ẩm đạt yêu cầu Do ta chọn thông số nhiệt độ sấy T = 70 - 90ºC Thí nghiệm với thay đổi tốc độ tác nhân sấy: Bảng III.2 : Thí nghiệm theo tốc φđộ tác nhân sấy : (Tốc độ tác nhân sấy thay đổi V = 0,5m/s đến V = m/s, số vòng quay thùng n = vòng/phút, nhiệt độ sấy 80ºC,độ ẩm ban đầu VLS: w = 2%) STT Tốc độ Nhiệt độ Số vòng Thời gian Độ ẩm TNS (m/s) TNS Quay ( ºC ) (vg/ph) sấy (phút) sản phẩm sấy (%) Nhận xét 0,5 80 22,4 0,087 Hạt vón cục, màu trắng đục 80 21,8 0,082 Hạt vón cục, màu trắng đục 1,5 80 21,1 0,075 Hạt khô, rời đều, màu trắng sáng 80 20,7 0,068 Hạt khô, rời đều, màu trắng sáng 2,5 80 20,7 0,064 Hạt khô,rời đều, màu trắng sáng 80 20,2 0,058 Hạt khô,rời đều, màu trắng sáng 3,5 80 20,1 0,060 Hạt to,khô rời,màu trắng sáng 80 19,9 0,062 Hạt to,khô rời, màu trắng Đồ thị III.3 Ảnh hưởng tốc độ tác nhân sấy đến thời gian sấy cố định: nhiệt độ sấy t = 80ºC, Số vòng quay thùng n = vg/ph 23 22, 22 21, 21 20, 20 19, 19 18, 0, 1, 2, 3, Đồ thị III.4 Ảnh hưởng tốc độ tác nhân sấy đến độ ẩm vật liệu cố định: nhiệt độ sấy t = 80ºC, tốc độ vòng quay thùng n = 4vg/ph 0, 0, 09 0, 08 0, 07 0, 06 0, 05 0, 04 0, 03 0, 02 0, 01 0, 1, 2, 3, Từ thí nghiệm kết hợp với lý thuyết ta xác định khoảng tốc độ tác nhân sấy ảnh hưởng lớn tới trình sấy vào khoảng - m/s Thí nghiệm với thay đổi tốc độ vòng quay thùng: Bảng III.3: Thí nghiệm theo tốc độ vịng quay thùng: (Tốc độ vòng quay thay đổi từ n = đến n = 6vg/ph, tốc độ tác nhân sấy V = m/s , nhiệt độ sấy 80ºC, độ ẩm ban đầu VLS : w = 2%) STT Vòng Tốc độ Nhiệt Thời gian Độ ẩm TB Quay TNS độ sấy sản phẩm vg/ph) (m/s) TNS (phút) sấy (%) Nhận xét 1 80 226 0,058 Hạt to, khô, màu trắng 2 80 22,3 0,061 Hạt to, khô, màu trắng 3 80 21,4 0,063 Hạt khô,rời đều, màu trắng sáng 4 80 20,7 0,068 Hạt khô,rời đều, màu trắng sáng 5 80 20,6 0,071 Hạt khô,rời đều, màu trắng sáng 6 80 20,4 0,075 Hạt vón cục, màu trắng đục 7 80 19,8 0,080 Hạt vón cục, màu trắng đục Đồ thị III.5 Ảnh hưởng tốc độ vòng quay thùng đến thời gian sấy cố định, tốc độ tác nhân sấy V = m/s , nhiệt độ sấy 80ºC 23 22, 22 21, 21 20, 20 19, 19 18, 18 Đồ thị III.6 Ảnh hưởng tốc độ vòng quay thùng đến độ ẩm vật liệu cố định, tốc độ tác nhân sấy V = m/s , nhiệt độ sấy 80ºC 0, 09 0, 08 0, 07 0, 06 0, 05 0, 04 0, 03 0, 02 0, 01 Sau tiến hành thí nghiệm thăm dị kết hợp với lý thuyết tơi tìm miền ảnh hưởng thông số công nghệ cần nghiên cứu sau : Nhiệt độ tác nhân sấy : T = 70 - 90ºC Tốc độ tác nhân sấy : V = - m/s Tốc độ vòng quay thùng: n = - vg/ph III.3.3 kế hoạch thực nghiệm bậc mức tối ưu toàn phần ( kế hoạch 2k ) Trong quy hoạch tốn học thực nghiệm tìm tối ưu, mối liên hệ thông số kết y yếu tố tác động biểu diễn hàm: y = f(Z1, Z2, Z3 Zn) Trong đó: y – kết trình mà ta quan tâm Zi – yếu tố tác động đến q trình Đường kính loại sản phẩm dạng hạt có kích thước nhỏ, địi hỏi chế độ sấy hợp lý để khơng bị biến tính, thay đổi màu sắc trình sấy.Cũng trình sấy khác, sấy đường yêu cầu thời gian sấy ngắn tốt quan trọng đạt độ ẩm theo yêu cầu Thời gian sấy phụ thuộc vào độ ẩm vật liệu, yêu cầu độ ẩm thấp thời gian sấy lâu Chính yếu tố làm thay đổi thời gian sấy làm thay đổi độ ẩm vật liệu Ta kí hiệu thơng số ảnh hưởng đến trình sấy: Z1 : nhiệt độ tác nhân sấy ( ºC ) Z2 : tốc độ tác nhân sấy ( m/s ) Z3 : số vòng quay thùng (vịng/phút) Bảng III.4: Điều kiện thí nghiệm: Các yếu tố ảnh hưởng Các mức Z1(0C ) Z2(m/s ) Z3(Vg/ph ) Mức (+) 90 Mức sở (0) 80 Mức (-) 70 Khoảng biến thiên 10 Để thực quy hoạch thực nghiệm tồn phần, tơi bố trí thí nghiệm thay đổi đồng thời yếu tố, yếu tố tiến hành hai mức: mức mức Từ hệ tọa độ Z1, Z2, Z3 chuyển sang hệ tọa độ không thứ nguyên X1, X2, X3 theo côngthức [85 - XI]: Xj  Z j  Z oj Z j , j   k Trong : (-), (+) tương ứng với mức dưới, mức yếu tố mức mức III.3.4 Kết thí nghiệm Từ cách chọn phương án điều kiện thí nghiệm chúng tơi xây dựng ma trân thực nghiệm theo biến mã tiến hành thí nghiện theo ma trận kết sau: Bảng III.5: Ma trận thực nghiệm trực giao cấp TN X1 X2 X3 X1X2 X1X3 X2X3 X1X2X3 Yi w(%) + + + + + + + 20,0 0,066 - + + - - + - 20,2 0,078 + - + - + - - 20,8 0,076 - - + + - - + 21,2 0,081 + + - + - - - 23,3 0,061 - + - - + - + 23,0 0,072 + - - - - + + 22,5 0,067 - - - + + + - 23,6 0,065 0 0 0 20,6 0,066 10 0 0 0 20,5 0,068 11 0 0 0 20,7 0,068 Dựa vào bảng kết ta rút vài nhận xét : Thời gian sấy (thời gian nguyên liệu bắt đầu cho vào sấy đến khỏi thùng) thay đổi thông số thay đổi, nhìn chung thời gian sấy nằm khoảng 20 – 24 phút Có nhiều yếu tố làm thay đổi thời gian sấy, thông số nhiệt độ tác nhân sấy, tốc độ tác nhân sấy tốc độ vòng quay thơng số có ảnh hưởng lớn đến độ ẩm vật liệu dẫn đến ảnh hưởng đến thời gian sấy Trong trường hợp chung phương trình hồi quy có dạng sau : Y = b0 + b1X1 + b2X2 + b3X3 + b12X1X2 + b13X1X3 + b23X2X3 + b123X1X2X3 Ở : X1 , X2 , X3 - Là yếu tố tác động đến trình b0 , b1 , b2, b3, b12 , b13 , b23 , b123 - Là hệ số hồi quy Y – hàm thời gian Theo [87 - XI] hệ số hồi quy tính theo cơng thức sau : N b0  y N N u X iu yu X N iu X ju yu ; bi  ; bij  N N N Trong : u - Số thứ tự thí nghiệm từ - N u 1 u 1 u 1 ; bije  X u 1 iu X ju X eu yu N i - số thứ tự yếu tố từ - n j - số thứ tự yếu tố khác từ - n Xiu – gía trị yếu tố i thí nghiệm u N - Số thí nghiệm Từ cơng thức ta tính hệ số hồi quy : b0 = 200  20,2  20,8  21,2  23,3  23  22,5  23,6 = 21,825 b1 = 20  20,2  20,8  21,2  23,3  23  22,5  23,6 = - 0,175 Tương tự ta tính hệ số hồi quy lại : b2 = - 0,2 b3 = - 1,275 b12 = 0,2 b13 = 0,025 b23 = - 0,25 b123 = 0,15 Thay hệ số vào phương trình hồi quy ta có: Y = 21,825 – 0,175X1 – 0,2X2 – 1,275X3 + 0,2X1X2 + 0,025X1X3 - 0,25X2X3 0,15 X1X2X3 Khi tiến hành thí nghiệm khơng thể loại bỏ sai số quan trắc thông số, hệ số tính bao hàm sai số Kiểm tra hệ số hồi quy kiểm tra giá trị tuyệt đối chúng lớn hay nhỏ sai số coi khơng có nghĩa loại bỏ khỏi phương trình Việc kiểm tra tiến hành dựa theo chuẩn số Student Các hệ số hồi quy thỏa mãn điều kiện: |bj| >= Sbj.tp Hệ số phương trình khơng thỏa mãn điều kiện bị loại bỏ Ở : bj - hệ số hồi quy có thẻ bi, bij, bije S(bi) - Độ lệch bình phương trung bình hệ số tính theo cơng thức : S bi  S11 [26 - XI] N Giá trị phương sai lặp tính theo cơng thức: m S112  (y a 1 a  y )2 m 1 [27 - XI] Trong đó: y a0 - giá trị thí nghiệm thứ a tâm kế hoạch; m - số thí nghiệm lặp lại tâm kế hoạch; y - giá trị trung bình thí nghiệm lặp tâm y0   m 0   ya  m  a 1  Như vậy: y  20,6  20,5  20,7  20,6 Thay vào ta có: m S  11 (y a 1 a m 1 Và : S b  tj   y )2 (20,6  20,6)  (20,5  20,6)  (20,7  20,6)   0,01 1 0,01  0,03536 | bj | S bj Để đánh giá có nghĩa hệ số bj cần phải so sánh tj với giá trị chuẩn số Student tra bảng, Với mức có nghĩa p = 0,05, f2 = N0 - = 2; tra bảng phụ lục [261– XI] ta có t = 4,3 Do hệ số có nghĩa phải thỏa mãn điều kiên tj > 4,3 Bảng III.6: Xác định hệ số hồi quy có nghĩa stt Hệ số tj Kết luận b0 = 21,825 617,22 Có nghĩa b1 = -0,175 4,949 Có nghĩa b2 = -0,2 5,656 Có nghĩa b3 = -1,275 36,058 Có nghĩa b12 = 0,2 5,656 Có nghĩa b13 = 0,025 0,707 Khơng có nghĩa b23 = - 0,25 7,070 Có nghĩa b123 = -0,15 4,242 Khơng có nghĩa Như phương trình hồi quy có dang : Y = 21,825 – 0,175X1 – 0,2X2 – 1,275X3 + 0,2X1X2 - 0,25X2X3 Kiểm tra tương thích PTHQ với thực nghiệm theo tiêu chuẩn Fisher Nội dung xét xem sai lệch phương trình hồi quy với trình thực nghiệm, việc kiểm tra thực theo chuẩn Fischer Phương trình xem thích ứng chuẩn Fischer tính phải thoả mãn điều kiện: Ft < Fb Trong đó: Ft - chuẩn Fischer tính theo thực nghiệm Fb – giá trị chuẩn Fischer tra bảng Bảng III.7: Kiểm tra tính thích ứng mơ hình : yi yˆ i ( yˆ i - y i )2 + 20,0 19,825 0,0306 - - 20,2 20,375 0,0306 - + - 20,8 20,925 0,0156 + + - + 21,2 21,075 0,0156 + - + - - 23,3 23,475 0,0306 - + - - + + 23,0 22,825 0,0306 + - - - - + 22,5 22,375 0,0156 TN X1 X2 X3 X1 X2 X1 X3 X1 X2 X3 + + + + + - + + - + - + - - + - - - + + Từ bảng (III.7) ta tính  ( yˆ i 1 Phương sai dư : S du   ( yˆ i 1 - i i 23,6 23,725 0,0156  yi ) = 0,1849  yi ) N l [27- XI] Trong đó: - yˆ i : Giá trị thơng số kết tính theo phương trình cho tất phương án điều kiện thí nghiệm (từ đến N) - y i : Giá trị thơng số kết thí nghiệm - N : Số phương án thí nghiệm - l : Số hệ số có nghĩa mơ tả thống kê Từ ta tính được: S du = 0,1849/2 = 0,0925 Theo [27 – XI] giá trị chuẩn số Fischer tính sau: Ft  S du = 0,0925/0,01 = 9,25 S ll2 Tra bảng phụ lục [261 - XI] giá trị chuẩn số Fischer với α = 0,05; f1 = N - l = – = 2; f2 = N0 - = – = 2, N0 số thí nghiệm tâm, ta có Fb = 19,2 Như với Ft = 9,25; Fb = 19,2 ta có Ft < Fb ta có kết luận phương trình hồi quy Y = 21,825 – 0,175X1 – 0,2X2 – 1,275X3 + 0,2X1X2 - 0,25X2X3 tương hợp với tranh thực nghiệm Nhận xét: - Trong vùng thực nghiệm thời gian sấy tỉ lệ nghịch với nhiệt độ tác nhân sấy, với vận tốc tác nhân sấy tốc độ vòng quay thùng - Trong vùng thực nghiệm tốc độ vòng quay thùng ảnh hưởng lớn đến thời gian sấy Các ảnh hưởng nhiệt độ tác nhân sấy tốc độ tác nhân sấy đến thời gian sấy không đáng kể III.3.5 Tối ưu hóa thực nghiệm để thu thời gian sấy ngắn Để tối ưu hóa thực nghiệm tơi dùng phương pháp leo dốc Box – Willson a Tính bước chuyển động δj : Từ mức sở Z0j , phương trình hồi quy tuyến tính hàm mục tiêu thời gian sấy tơi tính bước chuyển động δj cho yếu tố thu kết bảng sau : Bảng III.8: Tính bước chuyển động δi yếu tố Các yếu tố ảnh hưởng Các mức Z1(0C ) Z2(m/s ) Z3(Vg/ph ) Mức sở 80 Khoảng biến thiên (Δj) 10 Hệ số bj - 0,175 - 0,2 - 1,275 bj Δj - 1,75 - 0,2 - 2,55 Bước chuyển động (δj) 0,275 0,0314 0,4 0,3 0,03 0,4 Làm trịn Trong : δ1 =  b1 1 = 0,275 b3  δ = 3 b2  = 0,0314 b3  b Tổ chức thí nghiệm leo dốc Từ kết bước chuyển động δj tơi tổ chức thí nghiệm leo dốc từ điểm xuất phát tâm thí nghiệm theo hướng chọn Kết cho bảng Bảng III.9: Kết thí nghiệm theo hướng leo dốc TT Z1(0C ) Z2(m/s ) Z3(Vg/ph ) yi w (%) 1.TN tâm 80 20,6 0,066 80,3 2,03 4,4 20,4 0,078 80,6 2,06 4,8 20,3 0,076 80,9 2,09 5,2 20,1 0,071 81,2 2,12 5,6 19,8 0,065 81,5 2,15 6,0 21 0,064 Từ kết bảng III.9 ta thấy kết thí nghiệm tốt thí nghiệm thứ Tại nhiệt độ 81,20C ; vận tốc tác nhân sấy 2,12 m/s ; Tốc độ vòng quay thùng 5,6 vg/ph Kết Luận - Đã nghiên cứu thiết kế, chế tạo hoàn chỉnh thiết bị sấy thùng quay với suất 200kg đường/h, số liệu nghiên cứu thiết bị đảm bảo yêu cầu đề : Độ xác nhiệt độ, tốc độ tác nhân sấy, tốc độ vịng quay… - Nghiên cứu cơng nghệ sấy thiết bị chế tạo, phương pháp quy hoạch thực nghiệm, bước nghiên cứu lý thuyết xây dựng mơ hình thực nghiệm từ tiến hành thí nghiệm sở số liệu kết hợp với mơ hình tốn học để tìm chế độ sấy phù hợp cho sản phẩm đường Từ sở nghiên cứu bước hồn thiện cơng nghệ thiết bị để ứng dụng sấy cho nhiều sản phẩm khác Phương trình tốn học hồi quy: Y = 21,825 – 0,175X1 – 0,2X2 – 1,275X3 + 0,2X1X2 - 0,25X2X3 Từ phương trình hồi quy, xác định chế độ sấy tối ưu với hàm mục tiêu thời gian sấy: + Nhiệt độ : 81,2C + Tốc độ tác nhân sấy: 2,12 m/s + Tốc độ vòng quay thùng: 5,6 vịng/phút Thời gian sấy thích hợp sản phẩm đường 19,8 phút - Đã tính tốn thiết kế hệ điều khiển tự động đảm bảo cho thiết bị làm việc tin cậy, độ xác cao - Máy sấy thùng quay thích hợp cho sở sản xuất vừa nhỏ, triển khai vào sở sản xuất mang lại hiệu kinh tế cao - Thiết bị có khả tăng suất, dễ chế tạo, mặt dù cồng kềnh dễ dàng vệ sinh I II III IV V VI VII Tài liệu tham khảo: Nguyễn Văn May (2002), Kỹ thuật sấy nông sản thực phẩm, Nhà xuất Khoa học - Kỹ thuật Hà Nội PGS.TSKH Trần Văn Phú (1999), Tính tốn thiết kế hệ thống sấy, Nhà xuất Khoa học - Kỹ thuật Bùi Hải, Hoàng Ngọc Đồng (1999), Bài tập kỹ thuật nhiệt, Nhà xuất Khoa học - Kỹ thuật Bùi Hải, Dương Đức Hồng, Hà Mạnh Thư (2001) Thiết bị trao đổi nhiệt, Nhà xuất Khoa học - Kỹ thuật Trịnh Chất, Lê Văn Uyển (1998), Tính tốn hệ dẫn động khí, Tập 1, Nhà xuất giáo dục Trịnh Chất, Lê Văn Uyển (1998), Tính tốn hệ dẫn động khí, Tập 2, Nhà xuất Giáo dục Hồ Lê Viên(1997), Cơ sở tính tốn máy hố chất thực phẩm, Nhà xuất Giáo dục VIII Tôn Thất Minh (2010), Máy vận chuyển định lượng, Nhà xuất Đại học Bách khoa Hà Nội IX Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, Hồ Lê Viên, Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hố chất tập 1, Nhà xuất Khoa học - Kỹ thuật Hà Nội X Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, Phạm xuân Toản, Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hố chất tập 2, Nhà xuất Khoa học - Kỹ thuật Hà Nội XI Nguyễn Minh Tuyển, Quy hoạch thực nghiệm, Nhà xuất khoa học kỹ thuật XII Hoàng Đình Tín (1996), Truyền nhiệt & Tính tốn thiết bị trao đổi nhiệt, Trung tâm nghiên cứu thiết bị nhiệt lượng trường đại học Bách Khoa thành hố Hồ Chí Minh ... phân loại: hệ thống sấy buồng, hệ thống sấy hầm, hệ thống sấy thùng quay, hệ thống sấy tháp, hệ thống sấy khí động, hệ thống sấy tầng sôi, hệ thống sấy phun b HTS tiếp xúc: Vật liệu sấy nhận nhiệt... sấy sử dụng là: Hệ thống sấy thùng quay, hệ thống sấy tầng sôi, hệ thống sấy sàng rung a Hệ thống sấy thùng quay: - Ưu điểm: Quá trình sấy đặn mãnh liệt, tiếp xúc VLS tác nhân sấy tốt Cường độ. .. nghệ sấy đường thực chủ yếu thiết bị sấy thùng quay Việc nghiên cứu công nghệ thiết bị sấy thùng quay để sấy đường cho sở sản xuất quy mô nhỏ nhằm nâng cao chất lượng hiệu kinh tế việc cần thiết