Với các dụng cụ thắ nghiệm như ựã nêu ở trên ựề tài ựã tiến hành các thắ nghiệm khác nhau ựể ựánh giá sự ảnh hưởng của từng thông số ựầu vào tới các thông số ựầu ra.
Kết quả thắ nghiệm ựược ựo ựạc và xử lý như sau:
- Công suất tiêu thụ ựiện ựược xác ựịnh thông qua việc ựo dòng ựiện cung cấp cho ựộng cơ ựiện, sau ựó tắnh toán theo công thức:
3. . .cos . .10−3
= I U ϕη
N lv , kW (4.1)
Trong ựó: Cosϕ = 0,8. U = 380 v.
η - Hiệu suất sử dụng thiết bị chọn η = 0,85. Ilv Ờ dòng ựiện khi có tải.
- Chiều dài trung bình ựoạn thái ựược xác ựịnh bằng phương pháp ựo sau ựó tắnh toán như ựã trình bày ở chương 2.
- Năng suất máy: Trước khi ựưa rơm vào máy băm rơm dọc trục, cân khối lượng rơm, bấm thời gian từ lúc ựưa rơm vào máy ựến lúc dừng kiểm tra khối lượng rơm ựã băm, lặp lại thắ nghiệm 3 lần. Năng suất băm rơm tắnh theo công thức: br k T m Q 3 10 . 6 , 3 = Kg/h (4.2)
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 58
Trong ựó:
Q Ờ Năng suất băm rơm dọc trục, kg/h.
mk Ờ Khối lượng rơm ựã băm trong thời gian Tbr, kg. Tbr Ờ Thời gian băm rơm, s.
Từ kết quả ựo năng suất máy và công suất tiêu thụ ta tắnh ựược chi phắ năng lượng riêng theo công thức:
1000 .
Q N
Ne = (4.3)
Trong ựó: Ne Ờ Chi phắ ựiện năng riêng (kWh/tấn). N - Công suất tiêu thụ của máy (kW). Q - Năng suất máy (kg/h).
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 59
Rơm trước và sau khi băm
Hình 4.1. Một số hình ảnh thử nghiệm máy
4.2.1. Ảnh hưởng của tốc ựộ trống băm tới các thông số ra.
Trên cơ sở tham khảo ý kiến của một số chuyên gia, ựề tài ựã tiến hành một số thắ nghiệm thăm dò ựể xác ựịnh mức biến thiên của tốc ựộ lô quay. Kết quả thắ nghiệm thăm dò cho thấy khi tốc ựộ trống băm < 400 vg/ph thì chiều dài trung bình ựoạn băm > 100 mm, khi tốc ựộ trống băm > 600 vg/ph thì chiều dài trung bình ựoạn băm < 55 mm. Như vậy chiều dài trung bình ựoạn băm không ựạt yêu cầu.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 60
Bởi vậy ựề tài ựã chọn mức biến thiên của tốc ựộ trống băm là từ 400 ọ 600 vg/ph với khoảng biến thiên là 50 vg/ph. Với các lựa chọn như ựã nêu, chúng tôi tiến hành thắ nghiệm thay ựổi tốc ựộ trống băm ựể xác ựịnh ảnh hưởng ựến chiều dài trung bình của ựoạn băm, khối lượng cấp liệu là không ựổi. Tốc ựộ của trống băm ựược thay ựổi ở các chế ựộ 400; 450; 500; 550; 600 vòng/ phút thông qua biến tần. Số liệu thắ nghiệm sau khi ựo ựạc và tắnh toán ựược thể hiện trên bảng 4.2.
Bảng 4.2. Kết quả thử nghiệm máy khi thay ựổi vận tốc trống băm
STT Số vòng quay của
trống băm ntr (v/ph)
Chi phắ năng lượng riêng (kwh/tấn)
Chiều dài trung bình của ựoạn băm (mm) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
1 400 9,02 93
2 450 11 77
3 500 12,56 65
4 550 15,37 60
5 600 22,89 58
Từ số liệu trên bảng 4.2 ta vẽ ựược ựồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa số vòng quay của trống băm với chiều dài trung bình của ựoạn băm (hình 4.2).
Nhận xét: Nhìn vào ựồ thị ta thấy khi tốc ựộ trống băm tăng thì chiều dài trung bình của ựoạn băm giảm. Khi tốc ựộ trống băm giảm thì chiều dài trung bình của ựoạn băm tăng khi ựó sẽ có hiện tượng sợi rơm bị cuốn theo trống máy ra ngoài mà không bị dao băm tác ựộng. Sự tăng (giảm) chiều dài trung bình ựoạn băm khi nth tăng (giảm) là phù hợp với qui luật vì khi tốc ựộ trống băm tăng thì khả năng sợi rơm bị cắt ựứt lớn hơn (do khi tốc ựộ tăng thì ma sát ựộng sẽ giảm).
Kết quả ựã tìm ựược phương trình thực nghiệm mô tả quan hệ giữa số vòng quay của trống băm với chiều dài trung bình của ựoạn băm (4.4).
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 61
Hình 4.2. Mối quan hệ giữa chiều dài trung bình ựoạn băm và ntr (n-l) Từ số liệu trên bảng 4.2 ta vẽ ựược ựồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa số vòng quay của trống băm với chi phắ năng lượng riêng (hình 4.3).
Hình 4.3. Mối quan hệ giữa chi phắ năng lượng riêng và ntr
Rank 23 Eqn 1016 y=a+bx+c/x
r2=0.996605102 DF Adj r2=0.995679221 FitStdErr=0.76612423 Fstat=1761.35791 a=-292.64763 b=0.2888865 c=107700.69 400 450 500 550 600 55 60 65 70 75 80 85 90 95
Rank 13 Eqn 1423 y-1=a+bx+cx2
r2=0.995981485 DF Adj r2=0.994885526 FitStdErr=0.331396415 Fstat=1487.08883 a=0.12631783 b=0.00011679036 c=-4.2199172e-07 400 450 500 550 600 5 10 15 20 25
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 62
Nhận xét: Nhìn vào ựồ thị ta thấy khi số vòng quay của trống băm tăng thì chi phắ năng lượng riêng tăng. Khi số vòng quay của trống băm giảm thì chi phắ năng lượng riêng giảm. điều này là phù hợp bởi khi số vòng quay của trống băm càng giảm có nghĩa là tốc ựộ ựộng cơ truyền ựộng giảm dẫn ựến lượng cấp liệu giảm do ựó chi phắ năng lượng riêng giảm.
Kết quả ựã tìm ựược phương trình thực nghiệm mô tả quan hệ giữa số vòng quay của trống băm với chi phắ năng lượng riêng (4.5).
4.2.2. Ảnh hưởng của lượng cấp liệu tới các thông số ra.
Lượng cấp liệu ựược thay ựổi thông qua lượng rơm ựưa vào máy băm, lượng cấp liệu này ựược ựặc trưng trọng lượng trước khi ựưa vào.
Sau khi tiến hành thắ nghiệm thăm dò, ựề tài ựã tiến hành thắ nghiệm với mức biến thiên và khoảng biến thiên của trọng lượng nguyên liệu là các giá trị 0,35; 0,4; 0,45; 0,5; 0,55.
Sau khi tiến hành thắ nghiệm thu ựược kết quả như trong bảng 4.3.
Bảng 4.3. Kết quả thử nghiệm máy khi thay ựổi chiều dày cấp liệu
STT Lượng nguyên liệu cấp vào (tấn/h)
Chi phắ năng lượng riêng (kwh/tấn)
Chiều dài ựoạn băm (mm) 1 0,35 27 83 2 0,4 17 74 3 0,45 13 66 4 0,5 12,05 59 5 0,55 16 55
Từ số liệu trên bảng 4.3 ta vẽ ựược ựồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lượng cấp liệu với chiều dài trung bình của ựoạn băm:
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 63
Hình 4.4. Mối quan hệ giữa chiều dài trung bình của ựoạn băm và lượng cấp liệu
Nhận xét: Nhìn vào ựồ thị ta thấy khi tăng mức cấp liệu thì chiều dài trung bình của ựoạn băm giảm và ngược lại khi giảm mức cấp liệu thì chiều dài trung bình của ựoạn băm tăng. điều này giải thắch bởi hiện tượng khi tăng khối lượng cấp liệu thì phần lưỡi dao ăn vào rơm nhiều hơn làm cho chiều dài ựoạn băm giảm nhưng ựiều này chỉ có một dưới hạn nhất ựịnh, khi tăng lượng nguyên liệu quá lớn thì sẽ có một phần cọng rơm không qua dao băm làm cho chiều dài ựoạn băm tăn lên. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Kết quả ựã tìm ựược phương trình thực nghiệm mô tả quan hệ giữa lượng cấp liệu với chiều dài trung bình của ựoạn băm (4.6).
Từ số liệu trên bảng 4.3 ta vẽ ựược ựồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lượng cấp liệu với chi phắ năng lượng riêng (hình 4.6):
Nhận xét: Nhìn vào ựồ thị ta thấy khi tăng mức cấp liệu thì chi phắ năng lượng riêng giảm và ngược lại khi giảm mức cấp liệu thì chi phắ năng lượng riêng tăng.
Rank 68 Eqn 1003 y=a+bx+cx2
r2=0.996553858 DF Adj r2=0.995614001 FitStdErr=0.588888919 Fstat=1735.07734 a=223.10476 b=-575.78381 c=502.95238 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 55 60 65 70 75 80 85
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 64
Hình 4.5. Mối quan hệ giữa chi phắ năng lượng riêng và lượng cấp liệu
điều này phù hợp với qui luật bởi khi tăng khối lượng cấp liệu thì chiều dài trung bình ựoạn băm giảm dẫn ựến năng suất tăng và như vậy chi phắ năng lượng riêng sẽ giảm. Nhưng khi tăng lượng cấp liệu lên quá mức sẽ tăng lực ma sát giữa rơm và thiết bị dẫn tới chi phắ năng lượng riêng tăng.
Kết quả ựã tìm ựược phương trình thực nghiệm mô tả quan hệ giữa lượng cấp liệu với chi phắ năng lượng riêng (4.7).
4.2.3. Ảnh hưởng của bước xoắn tới các thông số ra (h).
Bằng cách thay ựổi thông số của nữa bước xoắn cánh dẫn hướng, với kết quả thu ựược từ nhiều lần thắ nghiệm ta có mối quan hệ giữa khoảng cách h với các thông số ựầu ra như bảng sau:
Rank 77 Eqn 1003 y=a+bx+cx2
r2=0.989020398 DF Adj r2=0.986025961 FitStdErr=0.639692759 Fstat=540.46788 a=224.78876 b=-890.81714 c=930.28571 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 10 15 20 25 30
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 65
Bảng 4.4. Kết quả thử nghiệm máy khi thay ựổi bước xoắn của cánh dẫn hướng
STT Bước xoắn của cánh dẫn (mm)
Chi phắ năng lượng riêng (kwh/tấn)
Chiều dài ựoạn băm (mm) 1 240 27 40 2 270 17 50 3 300 13 60 4 330 10 90 5 360 8 135
Từ số liệu trên bảng 4.4 ta vẽ ựược ựồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa bước xoắn với chiều dài trung bình của ựoạn băm (hình 4.6):
Nhận xét: Nhìn vào ựồ thị ta thấy khi tăng bước của cánh dẫn hướng thì chiều dài trung bình của ựoạn băm cũng tăng theo do một phần lượng rơm không qua dao băm mà ựã ra ngoài hoặc chỉ băm ựược một lần, còn nếu giảm bước của cánh xoắn dẫn hướng thì rơm sẽ ựược băm nhiều lần dẫn ựến chiều dài trung bình cũng giảm xuống.
Kết quả ựã tìm ựược phương trình thực nghiệm mô tả quan hệ giữa bước xoắn dẫn hướng với chiều dài trung bình của ựoạn băm (4.8).
Từ số liệu trên bảng 4.4 ta vẽ ựược ựồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa bước xoắn với chi phắ năng lượng riêng (hình 4.7).
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 66
Hình 4.6. Mối quan hệ giữa bước xoắn và chiều dài trung bình ựoạn băm
Nhận xét: Khi ta tăng khoảng cách của bước xoắn cánh dẫn hướng thì chi phắ năng lượng riêng giảm và ngược lại do một phần lượng rơm sẽ chỉ ựược băm một lần rồi ra ngoài làm cho hệ số ma sát của khối rơm với thiết bị giảm nên chi phắ năng lượng riêng giảm, còn khi giảm bước xoắn thì khối rơm trong thiết bị sẽ ựược băm nhiều lần, làm tăng lực ma sát do ựó chi phắ năng lượng riêng tăng.
Kết quả ựã tìm ựược phương trình thực nghiệm mô tả quan hệ nữa bước xoắn cánh dẫn hướng với chi phắ năng lượng riêng (4.9).
Rank 16 Eqn 43 y-1=a+bx
r2=0.994055434 DF Adj r2=0.993064673 FitStdErr=2.63995991 Fstat=2173.87102 a=0.053208203 b=-0.00012673117 240 270 300 330 360 40 60 80 100 120 140
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 67
Hình 4.7. Mối quan hệ giữa bước xoắn và chi phắ năng lượng riêng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
4.3. Kết quả nghiên cứu xác ựịnh các thông số tối ưu của máy băm rơm dọc trục bằng phương pháp qui hoạch hoá thực nghiệm ựa yếu tố. dọc trục bằng phương pháp qui hoạch hoá thực nghiệm ựa yếu tố.
Qua kết quả nghiên cứu thực nghiệm ựơn yếu tố cho thấy mối quan hệ giữa các thông số vào và các thông số ra là phi tuyến. Do vậy ựề tài tiếp tục tiến hành phương pháp qui hoạch thực nghiệm ựa yếu tố. Chúng tôi chọn phương án thực nghiệm bậc 2. Khoảng biến thiên và mức biến thiên của các thông số ựầu vào ựược thể hiện trên bảng 4.5.
Kắ hiệu của các thông số ựầu vào, ựầu ra ựã trình bày ở chương 2.
Rank 9 Eqn 1423 y-1=a+bx+cx2
r2=0.997479322 DF Adj r2=0.996791864 FitStdErr=0.404855228 Fstat=2374.31194 a=-0.16532585 b=0.00092088813 c=-3.5524505e-07 240 270 300 330 360 5 10 15 20 25 30
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 68
Bảng 4.5. Sự biến thiên các thông số nghiên cứu
Các thông số Mức, khoảng bt Mã hoá x1 Q (tấn/h) x2 ntr (v/ph) x3 h (mm) Mức sao dưới -2 0,35 400 240 Mức dưới -1 0,4 450 270 Mức cơ sở 0 0,45 500 300 Mức trên 1 0,5 550 330 Mức sao trên 2 0,55 600 360
Khoảng biến thiên ε 0,05 50 30
Tiến hành qui hoạch thực nghiệm ựa yếu tố theo phương pháp ựã trình bày ở chương 2, sau khi tắnh toán số thắ nghiệm và mã hoá ta thu ựược ma trận thắ nghiệm như trong bảng 4.6.
Bảng 4.6. Ma trận thắ nghiệm. N X1 X2 X3 1 -1 -1 -1 2 1 -1 -1 3 -1 1 -1 4 1 1 -1 5 -1 -1 1 6 1 -1 1 7 -1 1 1 8 1 1 1 9 -2 0 0
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 69 10 2 0 0 11 0 -2 0 12 0 2 0 13 0 0 -2 14 0 0 2 15 0 0 0 16 0 0 0 17 0 0 0 18 0 0 0 19 0 0 0 20 0 0 0 21 0 0 0
4.3.1 Kết quả thu thập số liệu thắ nghiệm, xử lý ựồng nhất phương sai.
Kết quả thắ nghiệm ựược trình bày ở bảng 4.7 và 4.8. Các thắ nghiệm ựược thực hiện ở 3 lần lặp lại. Kết quả xử lý ựánh giá ựồng nhất phương sai theo tiêu chuẩn Kohren cho từng chỉ tiêu cụ thể như sau:
a. Hàm Y1 (ựộ ựài trung bình của ựoạn băm). - Tiêu chuẩn Kohren G = 0,1321 - Hệ số tự do m = 21 - Hệ số tự do n-1 = 2 - Tiêu chuẩn tra bảng (α = 5%), Gb = 0,3191 Như vậy G < Gb, phương sai là ựồng nhất. b. Hàm Y2 (chi phắ năng lượng riêng).
- Tiêu chuẩn Kohren G = 0,0893 - Hệ số tự do m = 21
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 70
- Hệ số tự do n-1 = 2 - Tiêu chuẩn tra bảng (α = 5%), Gb = 0,3191 Như vậy G < Gb, phương sai là ựồng nhất.
Bảng 4.7. Ma trận kết quả thắ nghiệm hàm Y1 N X1 X2 X3 Y11 Y12 Y13 1 -1 -1 -1 63,73 63,67 63,84 2 1 -1 -1 58,25 58,18 58,53 3 -1 1 -1 59,69 59,65 59,58 4 1 1 -1 50,87 51,11 50,84 5 -1 -1 1 84,56 85,08 84,77 6 1 -1 1 80,41 80,05 80,01 7 -1 1 1 78,45 78,41 78,35 8 1 1 1 70,57 70,4 70,32 9 -2 0 0 74,29 73,82 74,01 10 2 0 0 60,64 60,65 60,6 11 0 -2 0 77,09 77,13 76,98 12 0 2 0 63,51 63,44 63,2 13 0 0 -2 49,82 50,01 50,21 14 0 0 2 90,58 90,76 90,82 15 0 0 0 65,42 65,27 65,29 16 0 0 0 65,47 65,34 65,29 17 0 0 0 65,57 65,2 65,36 18 0 0 0 65,38 65,39 65,72 19 0 0 0 65,47 65,23 65,35 20 0 0 0 65,7 65,32 65,32 21 0 0 0 65,61 65,31 65,5
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 71 Bảng 4.8. Ma trận kết quả thắ nghiệm hàm Y2 N X1 X2 X3 Y21 Y22 Y23 1 -1 -1 -1 15,1 14,95 15,24 2 1 -1 -1 13,36 13,04 12,86 3 -1 1 -1 17,35 17,39 17,15 4 1 1 -1 15,99 15,6 15,61 5 -1 -1 1 11,35 11,19 11,11 6 1 -1 1 8,45 8,45 8,88 7 -1 1 1 13,94 14,34 13,95 8 1 1 1 11,74 11,86 11,86 9 -2 0 0 16,79 16,72 16,43 10 2 0 0 12,18 12,22 12,21 11 0 -2 0 10,7 10,35 10,37 12 0 2 0 15,93 16,14 15,89 13 0 0 -2 17,31 17,51 17,74 14 0 0 2 10,07 10,05 9,65 15 0 0 0 12,35 12,5 12,49 16 0 0 0 12,1 12,24 12,11 17 0 0 0 12,11 12,36 12,59 18 0 0 0 12,16 12,5 12,55 19 0 0 0 12,11 12,58 12,49 20 0 0 0 12,57 12,24 12,23 21 0 0 0 12,52 12,23 12,44
4.3.2. Kết quả xác ựịnh mô hình hồi qui quy hoạch hoá thực nghiệm
(QHHTN) ựa yếu tố cho hàm Y1.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 72
Số liệu thắ nghiệm ựược xử lý và tắnh toán với sự trợ giúp của phần mềm Ộqui hoạch hoá thực nghiệmỢ của Viện cơ ựiện nông nghiệp và công nghệ sau thu hoạch, tiến hành kiểm tra tắnh tương thắch của mô hình qua phân