Yjmin hoặc Yjmax là giá trị xấu nhất của Yj Yj0 là giá trị tốt nhất "mong muốn nhất" của Yj
k - là hệ số −u tiên, trị số k đ−ợc lấy trong khoảng từ 2 - 4
Đồ thị hàm mong muốn d j= f(Yj) khi Yj bị chặn một phía đ−ợc trình bày trên hình 2.3
- Lập hàm mong muốn tổng quát
Sau khi đã có các hàm thành phần dj t−ơng ứng với các Yj ta lập hàm mong muốn tổng quát D dạng công thức sau:
p j p j d D = I=1 (2.14)
Nh− vậy dựa vào số liệu thí nghiệm của các hàm thành phần Yj ta xác định đ−ợc các giá trị hàm mong muốn thành phần dj và giá trị hàm mong muốn tổng quát D cho từng thí nghiệm của ma trận. Đến đây, hàm D đ−ợc coi nh− là một hàm hồi quy nào đó. Việc xác định mô hình toán, kiểm tra mức ý
nghĩa của các hệ số hồi quy, kiểm tra tính thích ứng của mô hình toán hàm D t−ơng tự nh− khi tiến hành đối với các hàm thành phần Yj.
Ta thấy các hàm Yj có thể có cực trị ( hàm Y2 cực đại, hàm Y1 cực tiểu) trong khoảng nghiên cứu của các yếu tố xi. Sau khi đồng nhất hoá bởi các hàm mong muốn thành phần dj theo (2.10) thì tất cả những hàm dj này đều là những hàm có giá trị cực đại và đều bị chặn trên bởi 1, nghĩa là khi dj<1. Từ đó ta dễ dàng thấy rằng hàm D tính theo (2.12) cũng là hàm có giá trị cực đại và cũng bị chặn trên bởi 1.
Sau khi xác định đ−ợc mô hình hàm D ta tiến hành giải tối −u t−ơng tự nh− tìm cực trị đối với các hàm thành phần Yj.
2.3. Ph−ơng pháp xác định các thông số của thiết bị sấy
2.3.1. Ph−ơng pháp xác định tỷ lệ nảy mầm
Ph−ơng pháp kiểm nghiệm hạt giống cây trồng nông nghiệp theo tiêu chuẩn ngành 1997 ( 10 TCN-1997), [19], [20].
a) Mục đích
Mục đích xét nghiệm nảy mầm là xác định khả năng nảy mầm tối đa của lô thóc giống để đánh giá chất l−ợng sau quá trình sấy thóc giống sử dụng gốm bức xạ hồng ngoại.
b) Nguyên tắc
- Xét nghiệm nảy mầm đ−ợc bố trí 3 mẫu nhắc lại và đặt hạt thóc nảy mầm trong điều kiện cụ thể.
- Xét nghiệm nảy mầm đ−ợc tiến hành từng phần hạt sạch, phân tích tích độ tinh sạch.
- Không xử lý hạt tr−ớc khi đặt nảy mầm trừ những tr−ờng hợp nh− là khi kết thúc xét nghiệm có nhiều hạt cứng hoặc hạt t−ơi hoặc nghi ngờ hạt đang ở thời kỳ ngủ nghỉ. Khi gặp tr−ờng hợp phải xử lý kết quả và biện pháp xử lý phải ghi rõ vào phiếu kết quả kiểm nghiệm.
- Sau khi ủ mầm theo quy định thì tiến hành kiểm tra các mẫu, đếm số cây mầm bình th−ờng và các hạt không nảy mầm khác.
c) Thiết bị và dụng cụ
- Thiết bị đếm hạt: bàn đếm hạt
- Vật liệu đặt nảy mầm: giấy lọc, n−ớc, hộp petrie - Dụng cụ khác: dao gạt, phanh gắp v.v.
d) Yêu cầu đối với vật liệu đặt nảy mầm
- Giấy lọc: giấy làm nảy mầm phải có đủ độ xốp, dai có khả năng thấm và giữ n−ớc cho đến khi kết thúc xét nghiệm, sạch nấm, sạch vi khuẩn, các chất độc hạt hại làm ảnh h−ởng đến sự nảy mầm của hạt giống và sự phát triển của cây mầm.
- N−ớc: n−ớc đ−ợc dùng trong xét nghiệm phải là n−ớc sạch các tạp chất hữu cơ và vô cơ, pH = 6,0 - 7,5. Có thể dùng n−ớc máy, n−ớc cất hoặc n−ớc đã khử ion.
đ) Cách tiến hành
- Mẫu phân tích: lấy ngẫu nhiên 200 hạt cho 3 lần nhặc lại, các lần nhắc lại chia nhỏ thành 20 hạt.
e) Điều kiện nảy mầm
- Nhiệt độ: điều kiện nhiệt độ khi đặt nảy mầm đối với thóc giống là 250C.
- ánh sáng: ánh sáng là cần thiết để cây mầm phát triển tốt và dễ giám định. Vì vậy, nên đặt hạt nảy mầm ở điều kiện tự nhiên.
- Độ ẩm không khí: môi tr−ờng luôn luôn phải giữ đủ độ ẩm để đáp ứng nhu cầu về n−ớc cho hạt nảy mầm, tuy nhiên, n−ớc không nên quá mức cần thiết hạn chế sự thông khí.
h) Ph−ơng pháp xác định
- Xử lý hạt: ngâm hạt thóc giống trong n−ớc lạnh trong khoảng 2 giờ, thời gian ủ mầm là 4 ngày, thời gian xét nghiệm : ngày đếm hạt đầu tiên là ngày thứ 5, ngày đếm hạt cuối cùng là ngày thứ 8.
- Giám định cây mầm: tại lần đếm trung gian những cây mầm đã đ−ợc đánh giá là bình th−ờng hoặc bị thối hỏng thì phải loại ra khỏi mẫu xét nghiệm. Cây không bình th−ờng và các hạt không nảy mầm thì để lại đếm lần cuối cùng.
2.3.2. Ph−ơng pháp đo chi phí điện năng riêng
Nguồn cung cấp nhiệt cho gốm bức xạ hồng ngoại là điện năng, do đó đo chi phí điện năng cho mỗi mẻ sấy thí nghiệm theo tiêu chuẩn TCVN 6814:2001 [18] bằng ph−ơng pháp Oátmét một pha xoay chiều theo công thức sau:
P = k.α (2.15) Trong đó: k - Hệ số thang đo
α - Chỉ số đọc trên thiết bị đo, vạch (số)
Theo dõi thời gian sấy bằng đồng hồ bấm giấy, sai số 0,5 giây.
2.3.3. Ph−ơng pháp đo nhiệt độ
Đo nhiệt độ của lớp hạt thóc để duy trì nhiệt độ bề mặt lớp thóc sấy không đổi là 450C trong quá trình sấy. Sử dụng thiết bị Dixell XR40C của ý, dạng 32 x 74 mm là một vi điều khiển phù hợp với những ứng dụng ở nhiệt độ thấp và trung bình trong lĩnh vực nhiệt. Nó có hai đầu dò ngõ vào, PTC hoặc NTC để điều khiển nhiệt độ. Phạm vi nhiệt độ làm việc cho là 0 - 600C.
Phạm vi hiệu chỉnh và đo đạc: -500C đến1500C. Độ phân giải: 0,10C hoặc 10C hoặc 10F
Độ chính xác (nhiệt độ xung quang 250C): ± 0,7 - 10C
2.3.4. Ph−ơng pháp đo độ ẩm
Độ ẩm là một trong những chỉ tiêu quan trọng trong việc đánh giá chất l−ợng chung của hạt giống.
- Xác định độ ẩm nhanh của thóc giống sau quá trình sấy bằng thiết bị đo độ ẩm điện tử Grainer II của hãng Ketl (Nhật Bản). Mỗi mẫu đo có khối l−ợng 110 g, sau khi cho mẫu vào thiết bị, độ ẩm của hạt sẽ hiện lên qua màn điện tử. Thiết bị này có sai số: ± 0,1%.
- Xác định độ ẩm của thóc giống bằng ph−ơng pháp sấy đến trọng l−ợng không đổi theo TCVN 4295 - 86. Sấy thóc ở nhiệt độ 1050C, ẩm trong thóc thoát ra ngoài d−ới tác dụng của nhiệt, phần còn lại đ−ợc coi là chất khô tuyệt đối. Cách tiến hành nh− sau: cân 5 g mẫu chính xác tới 0,01g, cho vào hộp không có nắp (đã đ−ợc sấy khô tới khối l−ợng không đổi và đ−ợc xác định khối l−ợng). Đặt hộp chứa mẫu vào tủ sấy có nhiệt độ buồng sấy 1050C ± 20C và sấy khoảng 2 giờ. Sau đó dùng kẹp gắp hộp ra, đậy lắp và làm nguội trong bình hút ẩm khoảng 30 phút, đem cân và ghi khối l−ợng chính xác đến 0,01g. Tiếp tục sấy mẫu khoảng 15 phút nữa, làm nguội và đen cân lần thứ hai, tiếp tục tiến hành nh− vậy cho đến khi giá trị khối l−ợng giữa hai lần cân không v−ợt quá 0,01g là đ−ợc. Độ ẩm của hạt đ−ợc xác định bằng công thức: 100 . 0 1 m m m m X − − = (2.16)
Trong đó: m - Khối l−ợng hộp chứa mẫu thử tr−ớc khi sấy tính bằng g. m1 - Khối l−ợng chứa mẫu thử sau khi sấy tính bằng g. m0 - Khối l−ợng hộp
X - Độ ẩm của thóc
2.4. Ph−ơng pháp gia công số liệu thực nghiệm
Trong nghiên cứu thực nghiệm, các kết quả đo đạc th−ờng là các đại l−ợng ngẫu nhiên. Trong kỹ thuật nông nghiệp, xác suất tin cậy th−ờng dùng trong khoảng 0,7 ữ 0,9, xác suất tin cậy của dụng cụ đo trong khoảng 0,95 ữ
để gia công các số liệu đo đạc ta dùng các quy tắc của lý thuyết xác suất và thống kê toán học.
Sau khi thí nghiệm, xác định độ tin cậy về ảnh h−ởng của mỗi yếu tố tới các thông số mục tiêu và tính thuần nhất của ph−ơng sai trong quá trình thí nghiệm để chứng tỏ thực sự các ảnh h−ởng khác đối với thông số nghiên cứu là không đáng kể hoặc không có. Thuật toán của phân tích ph−ơng sai nh− sau: để xác định độ tin cậy cần phải tính ph−ơng sai yếu tố và ph−ơng sai thí nghiệm.
Ph−ơng sai yếu tố là tổng bình ph−ơng sai lệch ở từng thí nghiệm giữa giá trị trung bình của tổng thể Y của các hàm mục tiêu với giá trị trung bình của hàm đó ứng với mỗi mức yếu tố xi (ký hiệu Y⋅j)
Ph−ơng sai yếu tố đ−ợc xác định theo công thức:
( ) 1 .. 1 2 2 − − = ∑ = ⋅ k Y Y S k j j yt (2.17)
k-1 là bậc tự do; k - số mức của các yếu tố xi. Ph−ơng sai thí nghiệm là tổng bình ph−ơng các sai lệch giữa giá trị trung bình Y⋅j ứng với mỗi mức của các yếu tố xi của giá trị Yij ứng với mỗi lần đo lặp lại của mỗi mức của yếu tố.
Ph−ơng sai thí nghiệm đ−ợc xác định theo công thức:
( ) k N Y Y S n i k j j ij tn − − = ∑∑ = = ⋅ 1 1 2 2 (2.18)
N-k là bậc tự do; n - số lần lặp lại thí nghiệm; N - số thí nghiệm. Dùng tiêu chuẩn Fisher để đánh giá tỷ số:
2 2 tn yt S S F = (2.19)
Nếu F > Fbα,f1,f2 thì yếu tố đó có ảnh h−ởng đến thông số mục tiêu và không ảnh h−ởng trong tr−ờng hợp ng−ợc lại. Để đánh giá tính thuần nhất của ph−ơng sai ta phải tính ph−ơng sai thí nghiệm ngẫu nhiên đối với mỗi thí nghiệm ở mỗi mức biến thiên của yếu tố xi (ký hiệu S2
j) ( ) 1 1 2 2 − − = ∑ = ⋅ n Y Y S n i j ij j (2.20)
Dùng tiêu chuẩn Coocren để đánh giá tỷ số: ∑ = = k j j j S S G 1 2 2 max (2.21) Với S2
jmax là ph−ơng sai cực đại trong số các ph−ơng sai S2 j Đối chiếu trị số Gbα,f1,f2 với α = 0,05; f1 = n-1; f2 = k.
Nếu G < Gbα,f1,f2 các ph−ơng sai đ−ợc coi là đồng nhất, không có ph−ơng sai nào quá lớn v−ợt nhiều so với ph−ơng sai khác. Kết quả đo đạc đảm bảo độ tin cậy. Các số liệu đo đạc thực nghiệm đều đ−ợc gia công theo ph−ơng pháp trên.
Ch−ơng iii. Cơ sở lý thuyết tính toán thiết kế thiết bị sấy thóc giống sử dụng gốm bức xạ
hồng ngoại
3.1. Tính chất bức xạ của vật liệu
Mô hình của bất kỳ quá trình nào cũng cần phải biết sự phức tạp của vật liệu. Đặc biệt đối với sấy hồng ngoại, yếu tố này có thể đạt đ−ợc sự thoả mãn và hiệu quả của quá trình vì tính chất bức xạ của bộ phận phát và vật liệu làm khô ảnh h−ởng lớn tới kết quả. Phát xạ, hấp thụ, phản xạ và truyền qua [67], [97], [98] có liên quan tới tính chất bức xạ. Độ lớn t−ơng đối của A, R, và T phụ thuộc vào vật liệu, độ dày, bề mặt cuối cùng, cũng nh− chiều dài b−ớc sóng bức xạ. Nói chung, tính dẫn điện sẽ tăng khả năng phát khi tăng chiều dài sóng. Vật liệu không dẫn điện: amiăng, gỗ, bê tông có xu h−ớng ng−ợc lại. Việc phát xạ của các loại vật liệu có tính định h−ớng, tuy nhiên về mặt này còn ít tài liệu. Đối với mặt kim loại nhẵn thì ε/εn = 1,2 và 0,96 đối với vật liệu không phải kim loại. Sieber làm thí nghiệm cho thấy khả năng phát xạ tổng số của vật liệu mờ đục phụ thuộc chỉ vào nhiệt độ của nguồn [67].
ở nhiệt độ 2270C đến 6200C, phản xạ toàn bộ của mặt bạc nhẵn 0,98 và vàng là 0,982 đến 0,965 ở cùng nhiệt độ. Đối với nhôm nhẵn là 0,961 đến 0,943 ở nhiệt độ 2230C ữ 5770C. (Lý do dùng nhôm nhẵn trong đèn hồng ngoại). Hình 3.1 biểu diễn tính hấp thụ của một số vật liệu theo hàm số nhiệt độ. Sự thay đổi hấp thụ của vật liệu với các b−ớc sóng rất khó đánh giá nếu không thông qua thực nghiệm. Ví dụ, nông sản thực phẩm là hỗn hợp phức tạp của các phần tử sinh hoá và các hợp chất khác nhau. Vì vậy, chúng hấp thụ ở những dải sóng cũng khác. Để đảm bảo chất l−ợng sản phẩm cần phải chọn trong dải sóng nào là thích hợp để ứng dụng vào việc làm khô nông sản thực phẩm.
Tính hấp thụ (%) Nguồn [67] Nhiệt độ F0