課程小論文---正交設計實驗

1、基于正交設計實驗在辣椒干燥中的基于正交設計實驗在辣椒干燥中的應用及試驗分析應用及試驗分析學學 院：機械交通學院院：機械交通學院團隊成員：張玉坤團隊成員：張玉坤 孫超偉孫超偉 王星王星 高小東高小東 王偉王偉偉偉 朱勇朱勇 劉云劉云 李楚鵬李楚鵬 盛會盛會 楊相飛楊相飛 王海新王海新試驗目的及試驗意義試驗目的及試驗意義連續(xù)式辣椒干燥機在進行辣椒干燥的過程中，采用傳送裝置將辣椒向前輸送，在不同的干燥倉變換熱風流動方向進行辣椒干燥。干燥過程中熱風的溫度、風量、干燥時間對辣椒的干燥效果均有較大影響，因此對連續(xù)式辣椒干燥機進行辣椒干燥試驗研究并進行試驗優(yōu)化，以達到最好的辣椒干燥效果。試驗材料及方法試驗材

2、料及方法辣椒干燥工藝流程（如圖）挑選合格椒挑選合格椒清洗并瀝干清洗并瀝干裝袋、儲藏裝袋、儲藏緩蘇、冷卻緩蘇、冷卻提升機傳輸?shù)教嵘龣C傳輸?shù)礁稍飫┎剂蠙C干燥劑布料機含水量降至含水量降至14%后出料后出料干燥機中進行干燥機中進行連續(xù)式干燥連續(xù)式干燥指標的測量方法指標的測量方法干燥速率干燥速率 在干燥試驗的辣椒中取若干樣品，測定辣椒的初始含水率和表面積，干燥中記錄間隔記為：t1， t2， tn，在相應的時間從干燥機取出樣品測量樣品含濕量計為C1, C2, ,Cn,其中n均為正整數(shù)。辣椒的干燥速率為： 式中： As第n時間段辣椒的干燥速率，kg/（s）； S物料的蒸發(fā)面積，； Gs物料的絕干質(zhì)量，kg；

3、 C物料平均含水量，kg/kg； t時間，s。dtdcSGsAs色澤色澤 使用色差儀測量辣椒的紅色度a值，在辣椒干燥實驗取a進行比較，a=0表示紅色度小，a=60表示純紅色，a值在060間的取值表示辣椒的紅色深淺。均勻性均勻性 辣椒干燥后含水率為1214的辣椒為干燥合格，含水率小于12的辣椒為過干辣椒。干燥的均勻性為干燥合格的辣椒個數(shù)占取樣個數(shù)的百分比，則辣椒干燥的均勻性為： 式中：Nn第n次測量干燥合格的辣椒個數(shù)，個； Kn第n次測量辣椒干燥均勻性。%100100NnKn辣椒干燥的正交試驗辣椒干燥的正交試驗 為確定辣椒在連續(xù)式辣椒干燥機中干燥時各因數(shù)對辣椒干燥速率、紅色度、和干燥均勻性影響的

4、主次關系，進行了辣椒干燥的正交試驗。選擇辣椒的層厚、風量和熱風的溫度作為試驗因素。其中辣椒的層厚范圍在150mm250mm，循環(huán)風量的范圍為8800m/h10800 m/h，熱風的溫度范圍6070，如表:因數(shù)水平表因數(shù)水平表根據(jù)正交實驗設計方案，實驗為3因素3水平實驗選用L9（34）正交表進行實驗，表頭設計，實驗方案及實驗結果如表所示試驗結果的直觀分析試驗結果的直觀分析續(xù)續(xù)實驗結果可知：（1）辣椒層厚（A） 辣椒的層厚對辣椒的干燥均勻性、干燥速率和紅色度均有較大影響，而在干燥的均勻性中辣椒的層厚影響更大一些，因此選擇A1水平。（2）風量（B） 干燥過程中熱風的循環(huán)風量對辣椒干燥的影響比辣椒的層

5、厚（A）和熱風溫度（C）小，根據(jù)實驗結果選擇B3。（3）熱風溫度（C） 熱風溫度對辣椒的均勻性和辣椒的紅色度影響最大。根據(jù)實驗結果選擇C1綜上，根據(jù)實驗結果選擇辣椒干燥的優(yōu)化方案為A3 C1 B3，該優(yōu)化方案為正交表 的第9次實驗中， 即辣椒的層厚為150mm，熱風溫度為70，風量為10800m3 /h。基于以上實驗結果，我們進行了正交設計的方差分析基于以上實驗結果，我們進行了正交設計的方差分析實驗指標：均勻性實驗指標：均勻性表頭設計、試驗及計算結果見下表表頭設計、試驗及計算結果見下表因為所以故可將SB 并入誤差平方和Se 中，得：相應的自由度也并入fe，得：查下分布表得 F0.90(2,4)

6、=4.32 F0.95(2,4)=6.94 F0.99(2,4)=1878. 2256. 5eeefSS56. 12 SSBeBSS78. 256. 112. 756. 156. 5BeeSSS422Beefff均勻性分析表的方差表的方差分析（顯著性計算比較）故因素A對試驗結果的影響是高度顯著的。故因素C對試驗結果的影響是顯著的。99. 018646.82412. 7222.294FfSfSFeeAAA95. 094. 6932.13412. 7256.49FfSfSFeeeee實驗指標：干燥速率實驗指標：干燥速率表頭設計、試驗及計算結果見下表表頭設計、試驗及計算結果見下表因為所以查下分布表得

7、 F0.90(2,2)=9 F0.95(2,2)=19 F0.99(2,2)=99計算F值：故A的試驗結果有一定的影響0067. 020134. 0eeefSS0067. 0015. 02 SSB故無須合并90. 0943.1320134. 02018. 0FfSfSFeeAAA99. 09172. 120134. 020157. 0FfSfSFeeBBB95. 01912.3120134. 02417. 0FfSfSFeeeee故B的試驗結果無顯著性的影響故C的試驗結果的影響是顯著的實驗指標：紅色度實驗指標：紅色度 表頭設計、試驗及計算結果見下表表頭設計、試驗及計算結果見下表因為所以計算F值

8、故A的試驗結果不具有顯著性影響445. 3289. 6eeefSS445. 311. 22/2 SSB90. 0988. 3411.11256.21FfSfSFeeAAA查下分布表得 F0.90(2,4)=4.32 F0.95(2,4)=6.94 F0.99(2,4)=1811.1122. 489. 6BeeSSS故可將SB 并入誤差平方和Se 中，得：90. 0992. 2411.11222.16FfSfSFeeeeB故C的試驗結果不具有顯著性影響（2 2）通過對辣椒熱風干燥性的研究，得出在辣椒干燥過程中應該采用）通過對辣椒熱風干燥性的研究，得出在辣椒干燥過程中應該采用適當高的熱風溫度，減少層厚及大的風量以提高辣椒的干燥速率。適當高的熱風溫度，減少層厚及大的風量以提高辣椒的干燥速率。 結論結論（1 1）通過對正交實驗方差分析可得，直觀分析的優(yōu)化方案）通過對正交實驗方差分析可得，直觀分析的優(yōu)化方案A3C1B3A3C1B3，即，即辣椒的層厚為辣椒的層厚為150mm，熱風溫度為，熱風溫度為70，風量為，風量為10800m3 3 /h/h的方案