7. Điểm mới và đĩng gĩp của luận án
3.4.1 Kiểm chứng mơ hình tốn
Căn cứ vào kết quả thực nghiệm để kiểm chứng mơ hình tốn bằng cách so sánh, đối chiếu các kết quả giữa thực nghiệm và giải mơ hình lý thuyết nhằm đánh giá mức độ phù hợp của mơ hình lý thuyết đã được xây dựng.
Căn cứ để đánh giá mức độ phù hợp của mơ hình tốn lý thuyết là dựa vào độ lệch chuẩn của phần dư (RMSE) của hai tập hợp kết quả cùng điều kiện giữa thực nghiệm và lý thuyết. Nếu RMSE ≤ 5 thì mơ hình tốn lý thuyết được xem là phù hợp.
3.4.1.1 Kiểm chứng mơ hình tốn khi T2 = 750oC
Bảng 3.11 biểu diễn các kết quả giải mơ hình lý thuyết và thực nghiệm khi nhiệt độ vùng khử T2 = 750oC và 5 mức khơng khí cấp khi ER = 0,2 ÷ 0,4.
Bảng 3.11 So sánh kết quả lý thuyết và thực nghiệm khi T2 = 750oC
Thực nghiệm (%) Mơ hình (%)
ER RMSE
Biochar CO CO2 H2 CH4 Biochar CO CO2 H2 CH4
0,2 37,80 17,08 1,32 4,90 4,96 35,67 15,36 1,48 4,42 4,59 1,256 0,25 37,50 18,56 1,42 5,30 5,87 35,15 16,15 1,70 4,80 4,96 1,580 0,3 37,30 20,16 1,51 5,80 6,65 34,73 17,24 1,87 5,09 5,27 1,880 0,35 36,90 19,08 1,61 5,40 5,23 34,05 16,50 2,22 4,85 4,72 1,773 0,4 36,60 17,97 1,68 5,10 4,15 33,48 15,98 2,58 4,55 4,09 1,721 Average 1,642
So sánh các kết quả thu được gồm thành phần khí và than sinh học của lý thuyết và thực nghiệm ở 5 mức khơng khí cấp khi ER = 0,2 ÷ 0,4, giá trị trung bình độ lệch chuẩn của phần dư giữa lý thuyết và thực nghiệm là RMSE = 1,642 < 5. Giá trị này phản ánh
tính phù hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm tại 5 mức khơng khí cấp khi nhiệt độ T2 = 750oC.
a. C (than sinh học) và Nhiệt trị syngas b. Khí CO
c. Khí CH4 d. Khí H2
Hình 3.52 Kiểm chứng mơ hình tốn khi T2 = 750oC
So sánh kết quả giữa lý thuyết và thực nghiệm khi T2 = 750oC được trình bày ở
hình 3.52a – 3.52d. Kết quả thực nghiệm chỉ ra rằng so với mơ hình tính tốn lý thuyết
thì phần trăm C (than sinh học) và nhiệt trị khí tổng hợp của thực nghiệm cao hơn lý thuyết (Hình 3.52a). Tuy nhiên mức độ cao hơn khơng đáng kể, giá trị độ lệch chuẩn của than sinh học giữa lý thuyết và thực nghiệm tại 5 mức khơng khí cấp là RMSE = 2,627. Các thành phần khí tổng hợp gồm CO, CH4 và H2 của giải lý thuyết thấp hơn thực nghiệm (Hình 3.52b, c, d).
3.4.1.2 Kiểm chứng mơ hình tốn khi T2 = 800oC
Bảng 3.12 biểu diễn các kết quả giải mơ hình lý thuyết và thực nghiệm khi nhiệt độ vùng khử T2 = 800oC và 5 mức khơng khí cấp khi ER = 0,2 ÷ 0,4. Giá trị trung bình độ lệch chuẩn của phần dư giữa lý thuyết và thực nghiệm là RMSE = 1,882. Điều này cho
thấy độ chênh lệch kết quả lý thuyết và thực nghiệm ở 5 mức khơng khí cấp là khơng đáng kể.
Bảng 3.12 So sánh kết quả lý thuyết và thực nghiệm khi T2 = 800oC
Thực nghiệm (%) Mơ hình (%) ER RMSE Biochar CO CO 2 H 2 CH 4 Biochar CO CO 2 H 2 CH 4 0,2 36,40 18,12 1,42 5,40 5,44 33,02 16,97 1,63 4,82 5,02 1,631 0,25 36,10 19,16 1,54 6,10 6,49 32,59 17,72 1,79 5,37 5,55 1,782 0,3 35,80 21,17 1,59 6,50 7,10 32,15 18,43 1,91 5,65 5,87 2,153 0,35 35,20 20,74 1,62 6,20 5,89 31,86 17,98 2,14 5,43 5,46 1,991 0,4 34,90 19,18 1,74 5,80 4,30 31,34 17,34 2,34 5,17 4,91 1,854 Average 1,882
a. C (than sinh học) và Nhiệt trị syngas b. Khí CO
c. Khí CH4 d. Khí H2
Hình 3.53a biểu diễn phần trăm than sinh học và nhiệt trị khí tổng hợp của kết quả nghiên cứu giải lý thuyết và kết quả thực nghiệm. Lượng than sinh học thu được từ thực nghiệm cao hơn so với lý thuyết, độ lệch chuẩn của phần dư là RMSE = 3,489. Đồng thời, nhiệt trị của thực nghiệm cao hơn nhiệt trị của q trình tính tốn lý thuyết. Hình 3.53b, c và d biểu diễn kết quả thực nghiệm và giải lý thuyết của khí tổng hợp gồm CO, CH4 và H2, các giá trị thực nghiệm đều cao hơn lý thuyết.
3.4.1.3 Kiểm chứng mơ hình tốn khi T2 = 850oC
So sánh hàm lượng than sinh học, các thành phần khí tổng hợp và nhiệt trị giữa kết quả giải mơ hình lý thuyết và thực nghiệm khi nhiệt độ T2 = 850oC.
Bảng 3.13 So sánh kết quả lý thuyết và thực nghiệm khi T2 = 850oC
Thực nghiệm (%) Mơ hình (%) ER RMSE Biochar CO CO2 H 2 CH4 Biochar CO CO2 H 2 CH4 0,2 34,70 19,12 1,44 5,60 5,45 30,78 18,96 1,80 5,58 5,50 1,762 0,25 33,80 19,16 1,47 6,30 6,50 30,11 19,88 1,91 6,12 5,86 1,719 0,3 32,50 21,11 1,59 7,10 7,30 29,34 20,86 2,11 6,34 6,22 1,553 0,35 30,30 20,74 1,67 6,20 5,90 28,53 19,11 2,45 6,42 6,05 1,137 0,4 29,40 18,87 1,75 5,50 4,32 27,74 18,58 2,82 5,66 5,56 1,053 Average 1,445
Giá trị trung bình độ lệch chuẩn của phần dư giữa lý thuyết và thực nghiệm của 5 mức khơng khí cấp khi ER = 0,2 ÷ 0,4 là RSME = 1,445. Điều này cho thấy độ chênh lệch kết quả lý thuyết và thực nghiệm là khơng cĩ ý nghĩa.
a. C (than sinh học) và Nhiệt trị syngas b. Khí CO
c. Khí CH4 d. Khí H2
Hình 3.54 Kiểm chứng mơ hình tốn khi T2 = 850oC
Hình 3.54a là phần trăm C (than sinh học) và nhiệt trị của khí biểu diễn kết quả nghiên cứu giải lý thuyết và kết quả thực nghiệm. Quan sát đồ thị thấy rằng khi nhiệt độ lớn hơn thì lượng than sinh học thu được từ kết quả thực nghiệm cũng như lý thuyết đều giảm, đồng thời tại cùng mức nhiệt độ vùng khử nếu tăng lượng khơng khí cấp thì lượng than sinh học cũng giảm.
3.4.1.4 Kiểm chứng mơ hình tốn khi T2 = 900oC
Sau cùng là kiểm chứng kết quả giải lý thuyết và thực nghiệm khi nhiệt độ vùng khử T2 = 900oC.
Bảng 3.14 So sánh kết quả lý thuyết và thực nghiệm khi T2 = 900oC
Thực nghiệm (%) Mơ hình (%)
ER RMSE
Biochar CO CO2 H2 CH4 Biochar CO CO2 H2 CH4
0,2 29,10 20,15 1,63 6,92 6,53 27,14 21,00 1,98 6,95 6,84 0,978 0,25 28,60 21,16 1,69 7,10 7,02 26,28 22,29 2,18 7,08 7,03 1,175 0,3 28,20 24,02 1,70 7,69 7,62 25,45 23,58 2,36 7,54 7,37 1,287 0,35 27,50 22,45 1,88 6,74 6,08 24,66 22,43 2,70 7,40 7,03 1,420 0,4 27,10 21,18 1,98 6,30 4,66 23,88 21,31 2,95 7,31 6,91 1,866 Average 1,345
Bảng số kết quả so sánh cho thấy giá trị trung bình độ lệch chuẩn của phần dư giữa lý thuyết và thực nghiệm của là RMSE = 1,345.
Hình 3.55a là phần trăm C (than sinh học) và nhiệt trị của khí tổng hợp biểu diễn kết quả nghiên cứu giải lý thuyết và kết quả thực nghiệm khi T2 = 900oC. Quan sát đồ thị ở 3 mức nhiệt độ trên và với mức nhiệt độ T2 = 900oC thấy rằng cả lý thuyết và thực nghiệm đều cĩ một quy luật chung đĩ là đồ thị biểu diễn lượng than sinh học của q trình hĩa khí là dạng đường tuyến tính theo quy tắc là nhiệt độ tăng hoặc khi lượng khơng khí cấp tăng thì than sinh học giảm. Giá trị độ lệch chuẩn của phần dư của lượng than sinh học giữa lý thuyết và thực nghiệm tại 5 mức khơng khí cấp khi nhiệt độ vùng khử T2 = 900oC là RMSE = 2,654.
a. C (than sinh học) và Nhiệt trị syngas b. Khí CO
c. Khí CH4 d. Khí H2
Hình 3.55 Kiểm chứng mơ hình tốn khi T2 = 900oC
Quan sát tồn bộ các đồ thị của khí tổng hợp thấy rằng kết quả của thực nghiệm cĩ sự biến động lớn hơn kết quả giải lý thuyết. Điều này là do trong quá trình thực nghiệm các điều kiện giả thiết khơng phải lúc nào cũng chính xác như ở điều kiện lý thuyết, do vậy số liệu cĩ độ dao động lớn hơn kết quả giải lý thuyết. Hình 3.55b, c và d biểu diễn kết quả
thực nghiệm và giải lý thuyết của khí tổng hợp gồm CO, CH4 và H2, các giá trị thực nghiệm đều lớn hơn lý thuyết.
Qua quá trình kiểm chứng giữa lý thuyết và thực nghiệm cho thấy rằng mơ hình bài tốn lý thuyết mơ tả q trình hĩa khí trấu được thiết lập hồn tồn phụ hợp với thực nghiệm với 2 thơng số cơng nghệ là nhiệt độ vùng khử T2 từ 750oC đến 900oC và lưu lượng khơng khí cấp khi hệ số khơng khí cấp ER từ 0,2 đến 0,4. Đối với thành phần khí CH4 thì kết quả thực nghiệm và mơ hình rất phù hợp ở mức nhiệt độ 750oC và 800oC với hệ số khơng khí cấp ER từ 0,2 đến 0,4. Tuy nhiên, ở nhiệt độ 850oC hoặc 900oC và hệ số khơng khí cấp ER > 0,3 thì thành phần khí CH4 của thực nghiệm thấp hơn mơ hình lý thuyết.