课程小论文---正交设计实验

1、基于正交设计实验在辣椒干燥中的基于正交设计实验在辣椒干燥中的应用及试验分析应用及试验分析学学 院：机械交通学院院：机械交通学院团队成员：张玉坤团队成员：张玉坤 孙超伟孙超伟 王星王星 高小东高小东 王伟王伟伟伟 朱勇朱勇 刘云刘云 李楚鹏李楚鹏 盛会盛会 杨相飞杨相飞 王海新王海新试验目的及试验意义试验目的及试验意义连续式辣椒干燥机在进行辣椒干燥的过程中，采用传送装置将辣椒向前输送，在不同的干燥仓变换热风流动方向进行辣椒干燥。干燥过程中热风的温度、风量、干燥时间对辣椒的干燥效果均有较大影响，因此对连续式辣椒干燥机进行辣椒干燥试验研究并进行试验优化，以达到最好的辣椒干燥效果。试验材料及方法试验材

2、料及方法辣椒干燥工艺流程（如图）挑选合格椒挑选合格椒清洗并沥干清洗并沥干装袋、储藏装袋、储藏缓苏、冷却缓苏、冷却提升机传输到提升机传输到干燥剂布料机干燥剂布料机含水量降至含水量降至14%后出料后出料干燥机中进行干燥机中进行连续式干燥连续式干燥指标的测量方法指标的测量方法干燥速率干燥速率 在干燥试验的辣椒中取若干样品，测定辣椒的初始含水率和表面积，干燥中记录间隔记为：t1， t2， tn，在相应的时间从干燥机取出样品测量样品含湿量计为C1, C2, ,Cn,其中n均为正整数。辣椒的干燥速率为： 式中： As第n时间段辣椒的干燥速率，kg/（s）； S物料的蒸发面积，； Gs物料的绝干质量，kg；

3、 C物料平均含水量，kg/kg； t时间，s。dtdcSGsAs色泽色泽 使用色差仪测量辣椒的红色度a值，在辣椒干燥实验取a进行比较，a=0表示红色度小，a=60表示纯红色，a值在060间的取值表示辣椒的红色深浅。均匀性均匀性 辣椒干燥后含水率为1214的辣椒为干燥合格，含水率小于12的辣椒为过干辣椒。干燥的均匀性为干燥合格的辣椒个数占取样个数的百分比，则辣椒干燥的均匀性为： 式中：Nn第n次测量干燥合格的辣椒个数，个； Kn第n次测量辣椒干燥均匀性。%100100NnKn辣椒干燥的正交试验辣椒干燥的正交试验 为确定辣椒在连续式辣椒干燥机中干燥时各因数对辣椒干燥速率、红色度、和干燥均匀性影响的

4、主次关系，进行了辣椒干燥的正交试验。选择辣椒的层厚、风量和热风的温度作为试验因素。其中辣椒的层厚范围在150mm250mm，循环风量的范围为8800m/h10800 m/h，热风的温度范围6070，如表:因数水平表因数水平表根据正交实验设计方案，实验为3因素3水平实验选用L9（34）正交表进行实验，表头设计，实验方案及实验结果如表所示试验结果的直观分析试验结果的直观分析续续实验结果可知：（1）辣椒层厚（A） 辣椒的层厚对辣椒的干燥均匀性、干燥速率和红色度均有较大影响，而在干燥的均匀性中辣椒的层厚影响更大一些，因此选择A1水平。（2）风量（B） 干燥过程中热风的循环风量对辣椒干燥的影响比辣椒的层

5、厚（A）和热风温度（C）小，根据实验结果选择B3。（3）热风温度（C） 热风温度对辣椒的均匀性和辣椒的红色度影响最大。根据实验结果选择C1综上，根据实验结果选择辣椒干燥的优化方案为A3 C1 B3，该优化方案为正交表 的第9次实验中， 即辣椒的层厚为150mm，热风温度为70，风量为10800m3 /h。基于以上实验结果，我们进行了正交设计的方差分析基于以上实验结果，我们进行了正交设计的方差分析实验指标：均匀性实验指标：均匀性表头设计、试验及计算结果见下表表头设计、试验及计算结果见下表因为所以故可将SB 并入误差平方和Se 中，得：相应的自由度也并入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均匀性分析表的方差表的方差分析（显著性计算比较）故因素A对试验结果的影响是高度显著的。故因素C对试验结果的影响是显著的。99. 018646.82412. 7222.294FfSfSFeeAAA95. 094. 6932.13412. 7256.49FfSfSFeeeee实验指标：干燥速率实验指标：干燥速率表头设计、试验及计算结果见下表表头设计、试验及计算结果见下表因为所以查下分布表得

7、 F0.90(2,2)=9 F0.95(2,2)=19 F0.99(2,2)=99计算F值：故A的试验结果有一定的影响0067. 020134. 0eeefSS0067. 0015. 02 SSB故无须合并90. 0943.1320134. 02018. 0FfSfSFeeAAA99. 09172. 120134. 020157. 0FfSfSFeeBBB95. 01912.3120134. 02417. 0FfSfSFeeeee故B的试验结果无显著性的影响故C的试验结果的影响是显著的实验指标：红色度实验指标：红色度 表头设计、试验及计算结果见下表表头设计、试验及计算结果见下表因为所以计算F值

8、故A的试验结果不具有显著性影响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故可将SB 并入误差平方和Se 中，得：90. 0992. 2411.11222.16FfSfSFeeeeB故C的试验结果不具有显著性影响（2 2）通过对辣椒热风干燥性的研究，得出在辣椒干燥过程中应该采用）通过对辣椒热风干燥性的研究，得出在辣椒干燥过程中应该采用适当高的热风温度，减少层厚及大的风量以提高辣椒的干燥速率。适当高的热风温度，减少层厚及大的风量以提高辣椒的干燥速率。 结论结论（1 1）通过对正交实验方差分析可得，直观分析的优化方案）通过对正交实验方差分析可得，直观分析的优化方案A3C1B3A3C1B3，即，即辣椒的层厚为辣椒的层厚为150mm，热风温度为，热风温度为70，风量为，风量为10800m3 3 /h/h的方案