розділ 2).
Методика експериментальних досліджень
3.4.1. Методика планування експериментів і обробки отриманих даних
Складний характер взаємозв’язків факторів, визначаючих ефективність процесу
сушіння, не регулярність їхнього змінення, визначили необхідність застосування
статистичних методів визначення показників реалізованого процесу [106]. Основу
досліджень складали аналіз і формування завдання, фіксування вихідних зв’язків,
вибір вхідних незалежних факторів, показників оцінки ефективності,
обґрунтування і вибір виду математичної моделі та її функціонування, виконання
експериментів, аналіз їх результатів, побудова математичної моделі і перевірка
її адекватності, фізична інтерпретація моделі і вибір раціональних режимів і
параметрів (режимних параметрів) .
Вид і форма математичної моделі визначалась задачами досліджень об’єкту.
Математична модель складена у відповідності із загальним алгоритмом складання
математичної моделі [18].
Завдання формульовані так: скласти математичну модель для визначення
раціональних режимів роботи сушильних установок в умовах сільськогосподарського
виробника, що забезпечать зменшення енергоємності процесу доведення зерна до
кондиційної вологості і задану якість готового продукту.
Якісну характеристику отриманих параметрів оцінювали за всхожістю зерна до
сушіння і після сушіння.
На експозицію і енергоємність сушіння зерна впливають такі фактори:
тепло-масообмінні характеристики зерна і зернової маси – потенціали тепло- і
масопереносу, питомі тепло- і масоємності (протягом експерименту були не
змінними); фізико-механічні властивості зерна і зернової маси – засміченість,
форма, лінійні розміри зернівки (протягом експерименту не змінні), температура
зерна qзерна, початкова вологість зерна W0, кінцева вологість зерна Wк; та
технологічні параметри самого процесу сушіння – витрати сушильного агенту L,
температура сушильного агенту t, період вентилювання зерна Твент від якого
залежить період відлежування Твідл, загальний період роботи.
Вибір суттєвих факторів, їх кількість, а також рівні зміни факторного простору
обґрунтовувався за результатами дослідження математичної моделі і на даних
попередніх експериментальних дослідженнь [66,87].
Враховуючи, що сушіння є складним тепло-масообмінним процесом, для встановлення
нелінійних зв’язків між експозицією високотемпературного сушіння, а також
кінетики процесу нагрівання зерна, і впливаючими на робочий (технологічний)
процес вибраними факторами: витрати агенту сушіння L – х1; температури агенту
сушіння t –х2; початкової W0 і кінцевої Wк вологості зерна, відповідно –х3, х4;
вибрали план дослідів Ha – Ко34 (Хартлі – Коно ) , що близький до D –
оптимального [ 98 ]. Матриця чотирьох факторного експерименту подана в таблиці
3.1.
Таблиця 3.1.
План-матриця чотирьох-факторного експерименту
x1
x2
x3
x4
x1
x2
x3
x4
x1
x2
x3
x4
-1
-1
-1
-1
-1
13
-1
-1
-1
-1
-1
14
-1
-1
-1
-1
15
-1
-1
10
-1
16
-1
-1
-1
11
-1
-1
-1
17
-1
-1
-1
12
18
-1
-1
Визначник інформаційної матриці плану На –Ко34 М(x)=0.10Ч10-6, середня по кубу
дисперсія передбачених значень регресійної функції , що приведена до одного
спостереження, визначена з формули (3.7) [113]:
(3.7)
і дорівнює dcp=20.8; відповідно dmin=138.0; dmax=6.5.
Із всього різноманіття факторів, що впливають на експозицію
низькотемпературного досушування, а також визначають кінетику процесів сушіння
і охолодження зерна, для дослідження були вибрані такі фактори: витрата агенту
сушіння L– х1; температура агенту сушіння t – х2; початкова вологість зерна –
х3; температура зерна, що подається на досушування qз – х4; експозиція періоду
вентилювання Твент – х5. Для дослідження взаємозв’язків між вибраними факторами
і технологічними параметрами вибрали план дослідів Ha5 (Хартлі ) , що близький
до D – оптимального [98]. План-матрицю експерименту (На5) надано в таблиці
3.2.
Таблиця 3.2
План-матриця пўяти-факторного експерименту
x1
x2
x3
x4
x5
x1
x2
x3
x4
x5
x1
x2
x3
x4
x5
10
-1
-1
19
-1
-1
-1
11
-1
-1
20
-1
-1
-1
-1
12
-1
-1
-1
-1
21
-1
-1
-1
-1
-1
13
-1
-1
22
-1
-1
14
-1
-1
23
-1
-1
-1
15
-1
-1
24
1
-1
-1
16
-1
-1
-1
-1
25
-1
-1
-1
-1
-1
17
26
-1
-1
18
27
-1
Визначник інформаційної матриці плану На5 М(x)=0.17Ч10-7, dcp=11.0; dmin=2.7;
dmax=27.4.
Математична обробка експериментальних даних технологічного процесу сушіння
зерна складається із таких етапів [106 ]:
статистична обробка експериментальних даних і отримання найпростіших
статистичних оцінок;
розробка математичної моделі апроксимацією експериментальних даних;
перевірка адекватності синтезованої математичної моделі відповідним
експериментальним даним і знаходження максимальної похибки апроксимації;
визначення раціональних режимів сушильної системи за допомогою нелінійної
оптимізації критерію функціонування технологічного процесу.
Для оцінки точності і надійності експерименту і виповненості помилки
дослідження застосовували слідуючи показники:
Середнє значення всіх вимірів у досліді:
(3.8)
де n – кількість спостережень;
– номер спостереження;
абсолютна похибка -того значення вимірюваної величини:
(3.9)
- Київ+380960830922