b) Phƣơng pháp xác định chi phí năng lƣợng riêng
3.6.1 Ảnh hƣởng của vận tốc x1 và góc nghiêng x2 đến chi phí năng lƣợng riêng YN
riêng YN
Bảng 3-8: Ma trận thí nghiệm ảnh hưởng của vận tốc x1 và tải trọng x2 đến chi phí năng lượng riêng YN
No x1 X2 x1 X2 YN1 YN2 YN3
(mã) (mã) (vg/phút) (Độ) (Ws/vg.kg) (Ws/vg.kg) (Ws/vg.kg) 1 -1 -1 60 30 22.0000 20.5714 19.5000 2 1 -1 80 30 24.2857 22.6667 22.8571 3 -1 1 60 60 20.0000 20.6250 19.7143 4 1 1 80 60 25.0000 21.0000 20.9524 5 -1 0 60 45 17.3077 17.1429 18.0000 6 1 0 80 45 22.8571 22.0000 21.3333 7 0 -1 70 30 21.1842 21.0000 20.2222 8 0 1 70 60 16.4063 16.5789 17.1111 9 0 0 70 45 18.0303 18.0000 18.3333
( Do số thí nghiệm ít nên các giá trị YN1, YN1, YN1 đƣợc lấy sao cho giá trị trung bình của chúng cũng chính là giá trị trung bình của các giá trị hàm mục tiêu (NL/vg.kg) trong một mã thí nghiệm)
** Tìm phương trình hồi quy bằng phần mềm Minitab
Thiết kế thí nghiệm
Chọn kiểu quy hoạch thực nghiệm
- N= 2k +2k + N0= 22 +2x2+1 = 9 K=2 số nhân tố đầu vào
N0 số thí nghiệm tại tâm
- Chọn α = 1
Nhập số liệu vào phần mềm Minitab
Hình 3.5 Nhập số liệu vào Minitab Thí nghiệm lần 1 Thí nghiệm lần 2 Thí nghiệm lần 3 Nhập số liệu tính tốn chi phí năng lƣợng cho từng thí nghiêm
* Dựa vào số liệu trên ta phân tích dữ liệu bằng phần mềm Minitab thu đƣợc nhƣ hình sau:
Hình 3.6 phân tích tìm hệ số hồi quy
Vậy phƣơng trình hồi quy:
Y = 17,5901 +1,5606 X1 + 2,4489 X1X1 – 0,9389X2 + 1,4259 X22 Hằng số của phƣơng trình hồi quy So sánh giá trị P với hằng số α đã chọn
Từ phƣơng trình hồi quy sử dụng phần mềm Minitab ta vẽ đƣợc Đồ thị của nó
Hình 3.7 đồ thị phƣơng trình hồi quy
Từ đồ thị dễ dàng quan sát đƣợc dƣới hai yếu tố ảnh hƣởng là tốc độ trục trộn và góc nghiêng bàn tay trộn ta tìm đƣợc điểm tối ƣu là điểm thấp nhất của mặt cong , tại đó giá trị mức chi phí năng lƣợng riêng là nhỏ nhất. Bằng phần mềm Minitab chỉ rõ cho chúng ta điểm đó trên hình sau:
Đồ thị contour
Đồ thị surface
Hình 3.8 điểm tối ƣu
nhƣ vậy thông số tối ƣu thu đƣợc nhƣ sau:
Tốc độ : 66,7776 ≈ 70 (Vg/ph) Góc nghiêng bàn tay trộn: 50,29680
≈ 500 Chi phí năng lƣợng riêng: 17,1985 (Ws/vg.kg)
Điểm tối ƣu Tốc độ tối ƣu Góc nghiêng tối ƣu Chi phí năng lƣợng thấp nhất
Nhận xét:
- Phƣơng trình hồi quy trên hồn tồn đúng với bức tranh thực nghiệm. - Sự tƣơng tác (ảnh hƣởng) giữa vận tốc quay và khối lƣợng trộn là khơng
có
- Khối lƣợng trộn tỷ lệ thuận với Hàm mục tiêu (chính là giá trị cần tối ƣu) do vây khơng có điểm dừng trong phạm vi thực nghiệm nên khơng có tối ƣu.
- Vận tốc quay có quan hệ bậc hai với Hàm mục tiêu.
Xét với giá trị khối lƣợng tốt nhất m = 120 kg ta đƣợc quan hệ của hàm mục tiêu so với vận tốc quay:
Y = 17,5901 +1,5606 X1 + 2,4489 X1X1 – 0,9389X2 + 1,4259 X22
Ta đ ƣợc giá trị tối ƣu tại tâm của mặt quy hoạch: Ytƣ = 17,1985 (Ws/vg.kg)
X1tƣ = 70 vg/ph
Vậy chi phí năng lƣợng nhỏ nhất cho một kg sản phẩm trộn đạt tốt nhất khi khối lƣợng trộn lớn nhất (nhƣng phải đảm bảo điều kiện là ảnh hƣởng của bàn tay trộn phải trên toàn bộ hỗn hợp vật liệu trộn sau một vịng quay) và vận tốc góc tối ƣu là n = 70 vòng/phút.
Với máy mơ hình ở chế độ làm việc tối ƣu: + Vận tốc quay của trục n = 70 vòng/phút + Khối lƣợng tải mỗi mẻ trộn: Q = 120 kg
Với cách nạp liệu nhƣ thí nghiệm ta đƣợc thời gian trộn đạt yêu cầu là: tt = (45/70).60 = 38,57 s ; Lấy tt = 39 s
(45 số vòng quay của trục trộn để mẻ trộn đạt yêu cầu) Năng suất trộn của máy là:
chọn Π = 11 Tấn/h.
Ta tìm đƣợc các giá trị thơng số sau của máy:
Chế độ x1 x2 CStb NL/vg NL/vg.kg Rc Mxt v/p Độ w wh/vòng ws/vòng.kg N Nm rad/s Tối ƣu 70 50 1753.846 0,4176 17,1985 103 239,29 7,33
Từ đó ta chọn đƣợc máy trộn mơ hình với các thông số hợp lý sau: - Khối lƣợng máy: 350 kg
- Bán kính đáy buồng trộn: 190 mm - Chiều rộng thùng: 656 mm - Chiều dài thùng: 900 mm - Khoảng cách giữa hai trục: 270 mm - Số lƣợng cánh: 32 chiếc - Kích thƣớc bàn tay trộn 80x70 mm - Khoảng cách giữa các cánh tay trộn: 110 mm
- Công suất tiêu thụ: 2,8 kw (Chọn hệ số quá tải 1,25) - Tốc độ quay trục: 70 vòng/phút.
- Dung lƣợng một mẻ trộn: 120 kg - Góc nghiêng bàn tay trộn 500 - Năng suất máy: 11 tấn/h
Kết luận chƣơng III
Trên cơ sở máy mơ hình, bằng phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm kết hợp xử lý số liệu bằng phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm, xác định các yếu tố ảnh hƣởng đối với chỉ tiêu hao phí năng lƣợng. Kết quả thu đƣợc cho thấy: Ở chế độ làm việc với vận tốc quay của trục trộn là 70 vịng/phút, góc nghiêng bàn tay trộn là 500
và tải trọng 120 kg thì chi phí năng lƣợng riêng trên một đơn vị khối lƣợng sản phẩm là ít nhất. Với kết quả đạt đƣợc làm cơ sở cho việc tính tốn dãy máy trộn với các cơng suất khác nhau.
Trong quy trình trộn sản phẩm vật liệu xây dựng, việc xác định một cách chính xác mức độ đồng đều của sản phẩm sau khi trộn là việc rất khó khăn, nó chỉ mang giá trị tƣơng đối. Chất lƣợng trộn của sản phẩm phụ thuộc chủ yếu vào số lần đảo trộn của trục trộn, và ngồi ra nó cịn phụ thuộc vào quy trình cấp liệu.
Chƣơng IV