CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.5. Thực nghiệm kiểm tra sai số của phương pháp và thiết bị thí nghiệm
Để kiểm tra đánh giá sai số của phương pháp và thiết bị thí nghiệm do chúng tôi đề xuất và thiết kế chế tạo. Như đã đề xuất ở trước, chúng tôi dùng phương pháp so sánh. Cụ thể, trong luận án này chúng tôi dùng gạo và phấn hoa ở Cộng Hòa Slovak làm vật liệu so sánh. Giá trị các hệ số dẫn nhiệt, hệ số khuếch tán nhiệt của gạo được xác định bằng phương pháp và thí nghiệm do chúng tôi đề xuất bằng công thức (3.56), (3.57) được cho ở bảng 3.2.
Bảng 3.2. Hệ số dẫn nhiệt và hệ số khuếch tán nhiệt của gạo Độ ẩm ω = 12%, t = 29 oC
Thời gian
t1
(oC)
t2
(oC)
t3
(oC)
t4
(oC)
t5
(oC)
λ (W/(mK)
am.107 (m2/s) t = 0,0 29,0 29,0 29,0 29,0 29,0
p20 33,5 29,1 29,0 29,0 29,0
5p20 39,4 29,8 29,1 29,0 29,0
10p2 52,9 32,2 28,8 29,1 29,0
21p5 67,0 38,0 33,2 30,2 29,1 0,1132 1,53
Trong khi đó, theo M. Shafiur Rahman (2008) hệ số dẫn nhiệt, hệ số khuếch tán nhiệt của gạo bằng: λ = 0,1050 W/(mK), a = 1,42x10-7 m2/s.
- Sai số hệ số dẫn nhiệt tính toán so với số liệu đã công bố:
0,1132 0,1050
.100 7,8%
0,1050
- Sai số hệ số khuếch tán nhiệt tính toán so với số liệu đã công bố:
7 7
7
1, 53.10 1, 42.10
.100 7, 7%
1, 42.10
Ngoài ra, giá trị các hệ số dẫn nhiệt, hệ số khuếch tán nhiệt của phấn hoa được xác định bằng phương pháp và thí nghiệm do chúng tôi đề xuất bằng công thức (3.56), (3.57) ở nhiệt độ 21 oC được cho Phụ lục 2.1 là:
- Hệ số dẫn nhiệt: λ = 0,1253 W/(mK).
- Hệ số khuếch tán nhiệt: a = 1,4106x10-7 m2/s.
Mặt khác, theo Monika Bozikova và ctv (2015) hệ số dẫn nhiệt, hệ số khuếch tán nhiệt của phấn hoa bằng: λ = 0,124 W/(mK), a = 1,48x10-7 m2/s.
- Sai số hệ số dẫn nhiệt tính toán so với số liệu đã công bố:
0,1253 0,1240
.100 1, 05%
0,1240
- Sai số hệ số khuếch tán nhiệt tính toán so với số liệu đã công bố:
7 7
7
1, 4800.10 1, 4106.10
.100 4, 9%
1, 4106.10
Nhận xét:
Từ kết quả trên ta thấy sai số của hệ số dẫn nhiệt, hệ số khuếch tán nhiệt của gạo và phấn hoa từ thực nghiệm so với số liệu đã công bố khoảng 8 % và 5 %. Sai số này theo chúng tôi là có thể chấp nhận được. Sai số này có thể do các nguyên nhân sau:
- Sai số trong phương pháp xác định hệ số dẫn nhiệt, hệ số khuếch nhiệt do nghiệm của cơ sở phương pháp là nghiệm gần đúng.
- Sai số trong chế tạo thiết bị thí nghiệm - Sai số trong trong trình vận hành và đo đạc.
Điều này, về mặt vật lý, toán gián tiếp một lần nữa minh chứng rằng, phương pháp xác định đồng thời các hệ số dẫn nhiệt (3.56) và hệ số khuếch tán nhiệt (3.57) do chúng tôi kiến nghị là đúng đắn và đáng tin cậy.
Vì vậy, chúng tôi sẽ tiếp tục sử dụng phương pháp và thiết bị này để tiến hành thực nghiệm xác định hệ số dẫn nhiệt, hệ số khuếch tán nhiệt của phấn hoa.
3.6. Thực nghiệm xác định hệ số dẫn nhiệt, hệ số khuếch tán nhiệt, nhiệt dung riêng của phấn hoa
Trong mục trước, luận án đã trình bày cơ sở lý thuyết cũng như phương pháp xác định một số tính chất nhiệt vật lý cơ bản của phấn hoa như: hệ số dẫn nhiệt λ, hệ số khuếch tán nhiệt a, nhiệt dung riêng của phấn hoa để làm cơ sở cho tính toán thiết kế TBS do tác giả đề xuất. Vì vậy, ở mục này chúng tôi sẽ trình bày kết quả thực nghiệm của thông số nhiệt vật lý đó và quan hệ hàm gần đúng của các thông chúng: ρv =f(ω,d), a = f(ω,t), λ = f(ω,t), C = f(ω,t), hm =f(t,v), am = f(t,v).
Để xác định hệ số dẫn nhiệt, hệ số khuếch tán nhiệt của phấn hoa cũng như quan hệ của chúng với độ ẩm, nhiệt độ, ta thực hiện thí nghiệm đo nhiệt độ bề mặt, nhiệt độ trung bình và thời gian thấm nhiệt của khối phấn hoa có độ ẩm từ (10 ÷ 30)
%, nhiệt độ từ (21÷33) oC. Thí nghiệm được tiến hành theo quy hoạch thực nghiệm TYT bậc I với số lượng thí nghiệm là 7, được tính theo công thức:
N = 2k + n0 = 22 + 3 = 7 (3.119) Số liệu thực nghiệm được trình bày ở phụ lục 2.1.
Từ số liệu thực nghiệm sử dụng công thức(3.43), (3.44) ta xác định được hệ số dẫn nhiệt, hệ số khuếch tán nhiệt của phấn hoa cho ở bảng 3.3.
Bảng 3.3. Giá trị thực nghiệm ở dạng thực hệ số dẫn nhiệt, hệ số khuếch tán nhiệt của phấn hoa
Số thứ tự thí
nghiệm t (oC) ω (%) λ (W/(mK) ) a.107 (m2/s) C (J/(kgK) )
1 33,0 10,0 0,1516 1,7486 1324,06
2 27,0 20,0 0,1398 1.5967 1300,23
3 27,0 20,0 0,1394 1,5861 1305,05
4 33,0 30,0 0,1689 1,8261 1347,98
5 21,0 30,0 0,1253 1,4106 1294,14
6 27,0 20,0 0,1399 1,5912 1306,06
7 21,0 10,0 0,1125 1,3403 1281,84
Từ các kết quả thực nghiệm được, sử dụng phần mềm chuyên dụng Startgraphic Vers 7.0 để tiến hành phân tích phương sai, phân tích hồi quy để tìm được quan hệ hàm gần đúng các hàm mục tiêu, a = f(ω,t), λ = f(ω,t), C = f(ω,t).
Từ các số liệu thực nghiệm thu được, sử dụng phần mềm chuyên dụng Startgraphic Vers 7.0 ta tiến hành phân tích phương sai, phân tích hồi quy. Sau khi kiểm tra độ tin cậy của các hệ số hồi quý và tính tương thích của mô hình theo tiêu chuẩn Fisher.
3.6.1. Hệ số dẫn nhiệt
Theo phụ lục (2.2.1 ÷ 2.2.3), kết quả phân tích như sau:
Các hệ số hồi quy ở dạng thực của hàm hệ số dẫn nhiệt:
B0 =0,0416661 B = 2,4625.10-4 A = 3,07083.10-3 AB = 1,875.10-5
Phương trình hồi qui tuyến tính ở dạng thực cho hệ số dẫn nhiệt λ = f(ω,t) của
phấn hoa:
λ = 0,0416661+ 3,07083.10-3.t + 2,4625.10-4.ω + 1,875.10-5.t.ω (3.120) Với R2 =0,99.
3.6.2. Hệ số khuếch tán nhiệt
Theo phụ lục (2.2.4 ÷ 2.2.7), kết quả phân tích như sau:
Các hệ số hồi quy ở dạng thực của hàm hệ số khuếch tán nhiệt:
B0 =0,584982 B = 3,695.10-3
A = 0,034325
Phương trình hồi quy tuyến tính dạng thực cho hệ số khuếch tán nhiệt a = f(ω,t) của phấn hoa:
a.107 = 0,584982 +0,034325.t + 3,695.10-3.ω (m2/s) (3.121) Với R2 = 0,99.
3.6.3. Nhiệt dung riêng
Tương tự, theo phụ lục (2.2.8 ÷ 2.2.11), kết quả phân tích như sau:
Các hệ số hồi quy ở dạng thực của hàm nhiệt dung riêng:
B0 =1182,3 B = 0,9055 A = 4,0025
Phương trình hồi quy dạng thực cho nhiệt dung riêng phấn hoa, C = f(ω,t):
C = 1182,3 + 4,0025.t + 0,9055.ω J/(kgK) (3.122) Với R2 = 0,95.
3.7. Thực nghiệm xác định hệ số khuếch tán ẩm, hệ số truyền ẩm phấn hoa