Перед началом опытов:
1. Снять размеры элементов секции охладителя и определить площадь поверхности охлаждения F, м2 по формуле:
F = 1,2 L . H . Z;
где L - длина пластины охладителя, L = 0,6 м;
Н - ширина пластины охладителя, Н = 0,07 м;
Z - число пластин в охладителе, Z = 41.
F = 1,2. 0.6 . 0.07. 41=2.07м2
2. Экспериментально-теоретическое определение среднего коэффициента теплопередачи на каждом режиме производится в таком порядке.
В период охлаждения фиксируются показания термометров, установленных на прямом и обратном водопроводах секции в молокоприемнике и молокосборнике, а также в начале и конце линии охлаждающей воды.
2.1. Подача установки, кг/ч:
где Mi - количество охлажденного молока за время опыта;
t - продолжительность опыта, с.
Таблица 2 - Результаты опытов
№№ строки | Время опыта, с | М1 | В1 | tначм, | tконм, | tначв, | tконв, | |
плана | В | М | кг | кг | оС | оС | оС | оС |
2.2 Расход воды водяной секцией, кг/ч:
|
|
где Bi - количество воды за время t опыта, кг.
2.3. Логарифмическая разность температур
где Dtн - разность температуры между начальной температурой молока и конечной температурой воды;
Dtк - разность температур между конечной температурой молока и начальной температурой воды.
2.4. Средний коэффициент теплопередачи, кВт/(м2 с):
где М - массовый расход молока, кг/с;
с - теплоемкость молока, С= 3,9356 кДж/(кг с).
Поскольку в опытах вместо молока используется вода, то принято
С= 4,19 кДж (кг с)
Данные расчета сводим в таблицу.
Таблица 3-Расчетные данные
№ | М | В | Dtк | К |
7,29 | 1,02 | |||
10,89 | 0,26 | |||
7,29 | 1,07 | |||
8,26 | 0,87 |
Таблица 1 - Матрица планирования и результаты расчетов
Факторы | Экспериментальная оценка критерия оптимизации | ||||||
Обозначения | Пода-ча воды В, кг/с | Подача молока М, кг/с | |||||
Х1 | Х2 | ||||||
Верхний уровень +1 | 0,53 | 0,2 | |||||
Нижний уровень -1 | 0,22 | 0,09 | |||||
План опытов: 1 | + - + - | + - - + | 1,02 | 0.8 | |||
0,26 | |||||||
1,07 | 1.5 | ||||||
0,87 | 1.7 | ||||||
Оценки коэффициентов регрессии | во | в1 | в2 | в12 | |||
0.798 | 0.267 | 0.137 | -0.139 | ||||
3. Провести анализ модели (1) графоаналитическим методом.
Для чего необходимо построить двумерные сечения:
3.1. Задаваясь значениями Х1 (Х2) равными -1; -0,5; 0; 0,5; 1.
В координатах Х1 Х2 по полученным точкам построить пять линий равного выхода (рисунок 1).
Рисунок1 - Двумерное сечение поверхности отклика
|
|
Анализируя линии равного выхода, определить оптимальные значения: факторов Х1 опт. и Х2 опт.. Оптимальные значения факторов подставить в (1) и найти значение У опт. сравнить его величину с лучшими точками по данным эксперимента и сделать вывод о степени увеличения критерия оптимизации в оптимальной точке.
У=0.798+0.267*0.5+0.137*0.6-0.139*0.5*0.6=0.972.
3.2. Оптимальные значения Х1 опт. =0.5 и Х2 опт. =0.6 раскодировать, то есть сделать их именованными по формуле:
Х1=0.5*0.155=0.0775кг/с.
Х2=0.6*0.055=0.033кг/с.
где Х - именованное значение i-го фактора, кг/с;
Хi - нормированное значение i-го фактора (безразмерная величина);
Еi - шаг варьирования фактора, кг/с:
где - именованное значение фактора на верхнем уровне (+1);
- именованное значение фактора на нижнем уровне (-1).
Например, уровни подачи воды были = 0,53 кг/с; = 0,22 кг/с.
Отсюда шаг
Вывод: Оптимальные значения Х1=0.0775кг/с, Х2=0.033кг/с, У=0.972