(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu sự ảnh hưởng của một số yếu tố đến năng suất và chi phí năng lượng của máy ép thanh nhiên liệu từ phế thải nông nghiệp​

LỜI CAM ĐOAN
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
Tôi xin cam------------------------------------đoan, đây là cơng trình của riêng tơi.
Các số liệu, kết quả trong luận văn là trung thực
và chưa được ai công bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.

NGUYỄN HỮU HƠN
Tác giả luận văn

NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ
ĐẾN NĂNG SUẤT VÀ CHI PHÍ NĂNG LƯỢNG CỦA MÁY
Trần Văn Thịnh
ÉP THANH NHIÊN LIỆU TỪ PHẾ THẢI
NÔNG NGHIỆP
LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian làm việc khẩn trương, với tinh thần nghiên cứu khoa
học một cách nghiêm túc, trên cơ sở các kiến thức của bản thân và các tài liệu
tham khảo, sự hướng dẫn tận tình của TS. Nguyễn Văn Quân, thầy hướng dẫn

Chuyên ngànhnghệ gỗ, giấy

trực tiếp, thầy Phạm Văn Lý với những nhận xét và góp ý xác đáng, thầy Trần

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Kim Khôi và các bạn đồng nghiệp đã tận tình giúp đỡ trong quá trình khảo
nghiệm tại hiện trường và xử lý số liệu đo đếm được. Đến nay, Đề tài

“Nghiên cứu sự ảnh hưởng của một số yếu tố đến năng suất và chi phí năng
lượng riêng khi vận xuất gỗ rừng tự nhiên bằng tời tự hành hai trống” của tơi
đã hồn thành và đạt được mục tiêu đề ra.
Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc với những sự giúp đỡ tận tình q báu đó.
Tơi xin hứa với những kiến thức đã học được trong quá trình học tập và
nghiên cứu, trong điều kiện có thể tơi sẽ vận dụng vào quá trình hoạt động
LỜI CAM ĐOAN
Hà Nội, 2011


Các số liệu, kết quả trong luận văn là trung thực
BỘ GIÁO
DỤC
VÀaiĐÀO
NGHIỆP
VÀ PTNT
và chưa
được
cơngTẠO
bố trong bấtBỘ
kỳNƠNG
cơng trình
nào khác.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
-------------------------

Tác giả luận văn

NGUYỄN HỮU HƠN

NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA
MỘT
YẾU TỐ
Trần
VănSỐ
Thịnh
ĐẾN NĂNG SUẤT VÀ CHI PHÍ NĂNG LƯỢNG CỦA MÁY
ÉP THANH NHIÊN LIỆU TỪ PHẾ THẢI NÔNG NGHIỆP

Chuyên ngành: Máy và Thiết bị cơ giới hóa Nơng -Lâm nghiệp
Mã số: 60.52.14
Chuyên ngànhnghệ gỗ, giấy
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

TS. Trần

Tuấ n

Nghĩa

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS. Lê Văn Thái

Hà Nội, 2011


1

ĐẶT VẤN ĐỀ

Việt Nam là một nước nông nghiệp và hàng năm tạo ra một lượng lớn
đến hàng chục triệu tấn các phế thải (sinh khối) từ nông nghiệp (vỏ trấu, bã
mía, rơm rạ, vỏ hạt…), phế thải của sản xuất, chế biến gỗ (mùn cưa, dăm bào,
gỗ vụn, cành ngọn … Sử dụng nguồn sinh khối này một cách thích hợp để sản
xuất nhiệt và điện năng sẽ đem lại cơ hội mới cho nông nghiệp, cải thiện an
ninh năng lượng và mang lại lợi ích cho mơi trường và xã hội.
Lợi ích của việc sử dụng viên (thanh) nhiên liệu từ Biomass là tận dụng
được phế thải từ nơng nghiệp, giảm chi phí vận chuyển và lưu trữ, có thể sử
dụng làm chất đốt cho nhiều loại lị cơng suất vừa và nhỏ, vừa cắt giảm năng
lượng hóa thạch, tiếp kiệm chi phí sản xuất, tăng chất lượng q trình cháy và
giảm lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính …góp phần bảo vệ mơi trường.
Riêng đồng bằng sông Cửu Long hàng năm tạo ra cả chục triệu tấn phế
thải từ nơng nghiệp như vỏ trấu, bã mía, rơm rạ, vv… Hiện nay đã có một số
nhà máy, cơ sở sản xuất thanh nhiên liệu từ vỏ trấu trên địa bàn như ở Long
An, Cần Thơ, Đồng Tháp và Hậu Giang. Tuy nhiên đây là lĩnh vực mới nên
máy móc vừa sản xuất vừa nghiên cứu cải tiến.
Ở nước ta, việc nghiên cứu sử dụng phế thải từ nông nghiệp để sản xuất
nhiệt năng phục vụ công nghiệp và đời sống sinh hoạt đã được một số trường
Đại học (Đại học Bách khoa Đà Nẵng, Đại học Công nghiệp thành phố Hồ
Chí Minh…) nghiên cứu và một số cơ sở ở vùng đồng bằng sông Cửu Long
sản xuất thử. Các nghiên cứu tập trung vào hướng sinh hóa để biến các phế
thải thành nhiên liệu lỏng phục vụ cơng nghiệp. Thực tế đã có một số cơ sở tư
nhân thuộc khu vực đồng bằng sông Cửu Long sản xuất thành công thanh
nhiên liệu từ trấu để làm củi đốt phục vụ sinh hoạt. Tuy nhiên, các máy móc,
thiết bị sản xuất tại các cơ sở đó được thiết kế và chế tạo chủ yếu dựa theo
kinh nghiệm, chưa có cơ sở khoa học nên hiệu quả thu được cịn hạn chế, đó
chính là ngun nhân kìm hãm sự phát triển sử dụng nguồn năng lượng mới
phục vụ công nghiệp và cuộc sống sinh hoạt.
Với lý do trên, đề tài “Nghiên cứu sự ảnh hưởng của một số yếu tố
đến năng suất và chi phí năng lượng của máy ép thanh nhiên liệu từ phế

thải nông nghiệp” là cần thiết, có ý nghĩa thực tiễn và xã hội.


2

a. Hiệu quả đối với lĩnh vực khoa học và công nghệ:
- Xác định được các thông số cấu tạo hợp lý của máy ép làm cơ sở cho
thiết kế cải tiến, hoàn thiện mẫu máy theo hướng tối ưu để nhanh chóng áp
dụng trong sản xuất một cách đại trà phục vụ sản xuất thanh nhiên liệu từ vỏ
trấu.
b. Hiệu quả kinh tế - xã hội
- Việt Nam là một nước nông nghiệp và hàng năm thải ra một lượng
lớn các phế thải như vỏ trấu, bã mía, rơm rạ, vỏ hạt, mùn cưa, dăm bào, gỗ
vụn, cành ngọn,vv… Sử dụng nguồn sinh khối này một cách thích hợp để sản
xuất nhiệt và điện năng sẽ đem lại cơ hội mới cho nông nghiệp, cải thiện an
ninh năng lượng và mang lại lợi ích cho mơi trường và xã hội.
- Việc áp dụng máy ép để sản xuất thanh nhiên liệu từ vỏ trấu một cách
đại trà và đạt hiệu quả cao trong sản xuất sẽ mở ra hướng sử dụng năng lượng
mới khả năng thay thế các nguồn năng lượng hóa thạch trong sản xuất, góp
phần cắt giảm năng lượng hóa thạch, tiết kiệm chi phí sản xuất, giảm lượng
khí thải gây hiệu ứng nhà kính và thúc đẩy sự phát triển công nghiệp năng lượng,
công nghiệp sản xuất các thiết bị chuyển hóa năng lượng trong đời sống xã hội v v…


3

Chương 1
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tình hình nghiên cứu và sản xuất thanh nhiên liệu từ phế thải nông nghiệp
1.1.1. Trên thế giới

Từ xưa tới nay vỏ trấu,vỏ lạc, cà phê, rơm rạ, mùn cưa, phoi bào, gỗ
vụn (biomass) được mặc định là phế thải nông nghiệp, thường được mang đi
đốt sau mùa vụ với lượng rất lớn, thải ra mơi trường nhiều chất độc hại. Ít ai
biết rằng những thứ trên có thể trở thành nguyên liệu sản xuất năng lượng
sinh học, khí đốt hydro, phân bón, xăng sinh học và viên đốt phục vụ đời sống
xã hội. Điều này vừa giúp nơng dân có thêm thu nhập, cải thiện mơi trường,
góp phần chống lại biến đổi khí hậu tồn cầu.
Theo dự tính của các chun gia, việc tiêu thụ năng lượng trên tồn cầu
có thể tăng thêm 1/3 trong vòng 15 năm tới. Mức tiêu thụ năng lượng ngày
càng gia tăng, phần lớn là ở các nước đang phát triển, trong khi các nguồn
năng lượng truyền thống (thuỷ điện, than đá, dầu mỏ…) lại ngày càng khan
hiếm. Vì vậy vấn đề cấp thiết đặt ra là phải tiến hành một cuộc cách mạng đi
tìm nguồn năng lượng mới hoặc năng lượng tái sử dụng.
Theo Tổ chức Nông Lương thế giới, mỗi năm Việt Nam thu được 20
triệu tấn lúa và sẽ có khoảng 20 triệu tấn vỏ trấu, rơm rạ có thể dùng làm
nguyên liệu đốt lò hơi, [5].
Theo các chuyên gia năng lượng, nguồn năng lượng mới - cịn có tên là
“vàng xanh”. Tại 30 quốc gia đang trồng cây, hàng loạt những cây Nông
nghiệp, Lâm nghiệp chế ra nguồn nhiên liệu thay thế được xăng, dầu từ dầu
mỏ. Theo các chuyên gia năng lượng, đây là nguồn nhiên liệu phong phú và
vô tận, mà lồi người khơng cịn ám ảnh bởi khủng hoảng nhiên liệu. Loại
nhiên liệu này có nhiều ưu điểm so với các loại nhiên liệu truyền thống (dầu
khí, than đá…) đó là: tính chất thân thiện với mơi trường, chúng sinh ra ít
hàm lượng khí gây hiệu ứng nhà kính (một hiệu ứng khiến trái đất nóng lên)
và ít gây ô nhiễm môi trường như các loại nguồn nhiên liệu truyền thống, loại
nhiên liệu tái sinh, các loại nhiên liệu này lấy từ hoạt động sản xuất Nông,
Lâm nghiệp và có thể tái sinh. Chúng giúp giảm sự lệ thuộc vào nguồn tài
nguyên nhiên liệu không tái sinh truyền thống. Tuy nhiên, hiện nay vấn đề sử
dụng nhiên liệu sinh học (NLSH) vào đời sống còn nhiều hạn chế do chưa hạ

4

được giá thành sản xuất xuống thấp hơn so với nhiên liệu truyền thống. Trong
tương lai khi nguồn nhiên liệu truyền thống cạn kiệt, thì nó có thể là nguồn
nhiên liệu thay thế cho nguồn nhiên liệu truyền thống đó.
Kỹ thuật đốt rác phát điện đã từng có lịch sử nghiên cứu phát triển hơn
30 năm trở lại đây, nhiều nhà máy ở Đức (32% lượng rác được xử lý bằng đốt
rác phát điện), Đan Mạch (70%), Bỉ (29%), Pháp (38%)… đã trở thành hình
mẫu cho ngành cơng nghệ “năng lượng và bảo vệ môi trường” này. Ở Châu
Á, Singapore (100% lượng rác được xử lý bằng đốt rác phát điện) và Nhật
Bản (72,8%) là hai nước đi đầu trong kỹ thuật đốt rác phát điện, [5].
Thực tế, các nước châu Á như: Nhật Bản, ấn Độ, Thái Lan … nhiều
cơng ty đã sử dụng lị hơi đốt bằng sinh khối.
Nhật Bản, nước đi đầu thế giới về nghiên cứu năng lượng thay thế,
nhận định các nhà máy của Indonesia là nguồn năng lượng BIOMASS tiềm
năng. Tại một hội thảo diễn ra ở Indonesia, Haruhiko Ando, giám đốc Chính
sách Năng lượng Toàn cầu và Tế bào Nhiên liệu của Nhật Bản cho biết, hiện
Nhật Bản đang gặp phải những trở ngại trong việc phát triển BIOMASS do
giá các vật chất cơ bản ở nước này rất cao. Khí hậu và đất ở Indonesia rất phù
hợp để sản xuất các sản phẩm BIOMASS.
Trung Quốc là một trong những quốc gia có chủ trương thay thế dầu
mỏ bằng NLSH. Quốc gia này có kế hoạch đến năm 2020 sẽ sử dụng NLSH
để thay thế 10 triệu tấn chế phẩm dầu mỏ nhằm giảm bới sức ép về nguồn
năng lượng trong nước. Phát biểu tại diễn đàn các giải pháp năng lượng bền
vững phi tập trung hố được tổ chức tháng 5/2006, phó giám đốc Viện
Nghiên cứu Năng lượng của Uỷ ban phát triển cải cách Trung quốc (NDRC),
Han Wenken cho biết, Trung quốc phấn đấu đến năm 2020 nguồn năng lượng
sạch này sẽ chiếm 10% lượng năng lượng hàng năm. Sản lượng nhiên liệu
lỏng sinh học như Ethanol hay Diesel sinh học sẽ lên tới 12 triệu tấn và có thể

thay thế khoảng 12 triệu tấn các chế phẩm từ dầu mỏ.
Nghiên cứu dây chuyền công nghệ sản xuất thanh nhiên liệu từ phế thải
nơng nghiệp đã được tiêu chuẩn hố và xây dựng thành hệ thống hồn chỉnh.
Theo [7] thì sản xuất thanh nhiên liệu cần áp suất quá trình nén cần đạt từ 30
Mpa – 150 Mpa để giải phóng lượng linhin (chiếm khoảng 15% khối lượng
vật liệu) tạo thành chất kết dính liên kết các hạt ép lại với nhau tạo thành khối


5

vững chắc. Nếu khơng đạt được áp suất đó thì có thể thêm chất phụ gia, tuỳ
loại sinh khối sử dụng làm viên nhiên liệu. Phụ gia có thể là hợp chất hữu cơ
rẻ tiền như nước mật, bột,... Tuỳ thuộc thành phần vật liệu, kích thước, độ ẩm,
vào quá trình tạo viên nhiên liệu mà áp suất khác nhau. Mật độ viên nhiên liệu
ảnh hưởng ở kích thước đầu vào, nguyên vật liệu càng mịn, mật độ càng dầy
từ 700 kg/m3 – 1200 kg/m3, Đường kính của nguyên vật liệu <1mm thì quá
trình tạo viên tiết kiệm năng lượng đến 3 lần. Độ ẩm cũng ảnh hưởng tới mật
độ vì hơi nước trong vật liệu bay hơi tạo khoảng trống, giảm mật độ đột ngột
dẫn đến tan rã viên, độ ẩm thích hợp là 13 % – 15 % tuỳ loại vật liệu. Hầu hết
các nước trên thế gới sản xuất thanh nhiên thanh nhiên liệu từ các phế thải
nơng nghiệp theo quy trình cơng nghệ như sơ đồ 1.1,[12]:
Phế thải nơng
nghiệp

Sấy

Nghiền

nén

Làm
mát
Hình 1.1 - Sơ đồ quy trình cơng nghệ sản xuất thanh nhiên liệu
- Quá trình sấy: Giảm ẩm, tăng nhiệt độ vật liệu, vật liệu có độ ẩm
<15%, nhiệt độ >70ºC.
Thiết bị: Lò hơi, thiết bị sấy thùng quay, xiclon, quạt, đường ống gió
- Q trình nghiền: Giảm kích thước vật liệu, Vật liệu đường kính
<1mm, d*r < 3*3 mm.
- Thiết bị: Thùng nghiền, quạt, đường ống gió, xiclon lọc bụi.
- Q trình nén: Tạo thanh, viên nhiên liệu có đường kính từ 6-8 cm,
chiều dài < 38cm.
Quá trình nén tạo viên yêu cầu sức ép rất lớn, lực tác dụng cần thắng
được lực đàn hồi của vật liệu, sau đó dưới tác dụng của sức ép và nhiệt nén
tạo viên. Đây là giai đoạn khó nhất quyết định chất lượng viên nhiên liệu. Một
số phương pháp nén được thể hiện ở bảng 1.


6

Bảng 1. Phương pháp nén viên nhiên liệu
Phương pháp nén Áp suất nén
Nén bằng pittơng cơ khí

110 – 140 MPa

Nén bằng pittơng thuỷ
lực

>30Mpa

Nén bằng trục vít

60 – 100 MPa

Nén bằng rulơ

206 – 448 MPa

Mơ tả phương pháp nén

- Q trình làm mát: Giảm độ ẩm, sản phẩm cuối cùng có chất lượng
tốt, viên nhiên liệu có độ ẩm từ 10 - 12 %
1.1.2. Ở Việt Nam
Việt nam là một nước có nền nơng nghiệp phát triển và hàng năm thải
ra một lượng lớn đến hàng chục triệu tấn phế thải như: Trấu, bã mía, vỏ lạc,
vỏ hạt điều, mùn cưa, rơm rạ (Biomass)… Sử dụng nguồn phế thải đó một
cách thích hợp sản xuất nhiệt và điện năng sẽ đem lại cơ hội mới cho ngành
nông, lâm nghiệp, cải thiện an ninh năng lượng mang lại lợi ích cho mơi
trường và xã hội.
Hiện nay, các phế phụ phẩm từ nông lâm nghiệp ở nước ta với tổng sản
lượng lên tới hàng triệu tấn (nếu được tập trung lại). Riêng sản lượng trấu có
thể thu gom được ở khu vực đồng bằng sơng Cửu Long lên tới 1,4 ÷ 1,6 triệu
tấn. Ngồi Đồng bằng sơng Cửu Long, các khu vực khác như Tây Nguyên
cũng có thể cho lượng chất thải sinh khối đạt 0,3 ÷ 0,5 triệu tấn từ cây Cà phê.


7

Còn ở vùng Tây Bắc cũng đem lại tới 55.000 ÷ 60.000 tấn mùn cưa từ việc
khai thác và chế biến gỗ. Đặc biệt là chất thải từ nhà máy mía đường, hiện tại

đang có đến 10 ÷ 15% tổng lượng bã mía khơng được sử dụng, vừa gây ơ nhiễm
môi trường, vừa không được tận dụng.
Để tận dụng các phế phẩm của ngành Nông Lâm nghiệp, các nhà
nghiên cứu khoa học tại Trung tâm nghiên cứu lọc hoá dầu (trường Đại học
Bách khoa - Đại học Quốc gia thành phố HCM) với đề án “Công nghệ
Biomass – hướng tới một nền nông nghiệp không chất thải và phát triển bền
vững”, đã tinh chế chất thải từ nông thôn như rơm rạ, trấu, mùn cưa,…thành
nguồn năng lượng sinh học. Hiện nhóm nghiên cứu của Trung tâm đang tiến
hành xây dựng cơ sở dữ liệu về quá trình về sản xuất sinh khối trong lĩnh vực
trồng trọt và chăn nuôi tại xã Thái Mỹ, huyện Củ Chi, TP. Hồ Chí Minh
nghiên cứu công nghệ sản xuất cồn sinh học từ rơm rạ…
Để cung cấp nhiệt cho các nhà máy nhiệt điện và cung cấp chất đốt cho
sinh hoạt của người dân. Năng lượng Biomass còn được sử dụng dưới dạng
viên nhiên liệu. Từ những sản phẩm phụ của ngành Nông Lâm nghiệp (trấu,
mùn cưa, phoi bào...) người ta chế tạo ra các thiết bị, máy móc để ép các phế
phẩm này lại, tạo ra các thanh củi rất tiện cho việc vận chuyển, bốc dỡ dễ
dàng, ngoài ra khi sử dụng các thanh củi này thì khả năng cấp nhiệt của nó
cao hơn so với ban đầu.
Theo GS.TSKH. Phạm Văn Lang - nguyên Viện trưởng Viện Cơ điện
Nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch cho biết: "So với các nguồn khai
thác điện năng lớn từ thuỷ điện, nhiệt điện, nguồn điện năng từ các chất thải
nông nghiệp tuy không nhiều, nhưng nếu tận dụng được nguồn chất thải này
sẽ vừa giúp giảm bớt ơ nhiễm mơi trường, lại vừa có thể cung cấp điện tại chỗ
cho các vùng nông thôn, nhất là các vùng sâu...", GS.TSKH. Phạm Văn Lang
đã tính toán tổng sản lượng phế thải sinh khối hằng năm ở nước ta có thể đạt
8-11 triệu tấn. So với việc sản xuất điện từ than, công nghệ sản xuất này rẻ và
tiết kiệm hơn rất nhiều, bởi nếu sử dụng 2 ÷ 4 kg chất thải sinh khối sẽ tương


8

đương với 1 kg than antracite (giá 1.000 đồng/kg), trong khi đó giá Trấu chỉ
bằng 5 ÷ 10% giá than. Ngồi đồng bằng sơng Cửu Long, các khu vực khác
như Tây Nguyên cũng có thể cho lượng chất thải sinh khối đạt 0,3 ÷ 0,5 triệu
tấn từ cây cà phê. Cịn vùng Tây Bắc cũng đem lại tới 55.000 ÷ 60.000 tấn
mùn cưa từ việc khai thác và chế biến gỗ. Đặc biệt là chất thải từ các nhà máy
Mía đường, hiện tại cả nước đang có đến 10 ÷ 15% tổng lượng bã mía khơng
được sử dụng vừa gây ô nhiễm môi trường, vừa không được tận dụng. Theo
GS. Phạm Văn Lang, bất kỳ loại chất thải nào cũng có thể làm chất đốt để sản
xuất ra điện được, vấn đề là người dân phải có ý thức tiết kiệm và thu gom
được các chất thải đó, [16].
Tại đồng bằng sông Cửu Long, các nhà máy say lúa lớn, nhỏ thải ra
lượng vỏ trấu rất nhiều. Có nơi vỏ trấu cịn thải cả xuống các kênh, rạch…
gây ơ nhiễm mơi trường. Đang loay hoay với bài tốn rác thải từ trấu thì sản
phẩm “củi trâú” ra đời. Dự ánVIE/020 sử dụng Lục bình và chất thải nơng
nghiệp là kết quả sự hợp tác giữa hai chính phủ Việt Nam và Luxembourg, cơ
quan chủ quản là tỉnh Hậu Giang và đối tác thực hiện là Trường Đại học Cần
Thơ, Trung tâm nghiên cứu và Đào tạo của Dự án đặt tại Trung tâm Nghiên
cứu ứng dụng đa dạng sinh học xã Hoà An, huyện Phụng Hiệp, tỉnh Hậu
Giang. Kết quả của Dự án là sử dụng Lục Bình và chất thải nông nghiệp để
sản xuất nấm rơm, “thanh than” giá rẻ được làm từ vỏ trấu hoặc xác Lục
Bình, phân hữu cơ và thức ăn ủ chua cho Trâu, Bò… Củi trấu có đường kính
7,3 cm. Thanh củi trấu dài 21 cm, nặng 1 kg. Cứ 1 kg củi trấu thì nấu được
bữa ăn cho 4 người. Củi trấu có màu xám, nhìn như những cây củi . Củi trấu
rất “dễ tính”, có thể sử dụng cho lị trấu truyền thống, cà ràng, bếp than, bếp
than đá... Trước khi nấu, người ta đẽo củi trấu thành vài miếng dày khoảng 3
mm để nhóm bếp. Anh Trần Thành Chắc (ấp Hịa Đức, xã Hòa An) và chị
Nguyễn Thị Bé Tư ( ấp Xẻo Trâm, xã Hòa An) người đã sử dụng củi trấu do
trung tâm sản xuất cho biết: “Củi trấu rất dễ nhóm bếp, bắt lửa nhạy như
nhóm bằng vỏ dừa”. Nhà anh chặt củi trấu thành miếng nhỏ để nhóm bếp, sau

9

đó cho ngun thanh vào bếp lị như nấu bằng củi cây trước đây. Tiện nhất là
củi trấu nhóm khơng có khói, khi cháy thì cháy hết, khơng lãng phí chút nào”.
Theo chị Nguyễn Thị Mai, một người thử nghiệm củi trấu ở xã Hồ an cho
biết: Với gia đình có bốn người, thì mỗi ngày nấu ăn khoảng 2 đến 2,5kg củi
trấu là đủ. Như vậy mỗi tháng phải cần 60kg đến 70kg củi trấu. Giá
1.000đồng/ kg, tính ra khoảng 60.000 đồng đến 70.000 đồng là đủ. So với nấu
bếp gas nó rẻ hơn phân nửa. Vì sử dụng bếp gas, với gia đình bốn nhân khẩu
phải sử dụng bình 12kg, giá hiện nay giá khoảng 350.000 đồng/ bình, thế
nhưng dùng bếp gas chỉ nấu được gần hai tháng là hết gas.

Hình1.2 Trấu và củi trấu tại
nhà máy xay sát Lấp Vò – Đồng Tháp
ThS. Phạm Thị Vân, Khoa Công nghệ, Trường ĐH Cần Thơ cho biết:
“Giá các loại nhiên liệu: ga, dầu lửa... đang tăng cao; củi thì ngày càng khó
tìm... Vì vậy, sử dụng trấu để sản xuất thành củi trấu là giải pháp vừa kinh tế
vừa góp phần giảm ơ nhiễm mơi trường”. Theo ước tính của dự án, nếu giá
trấu nguyên liệu đầu vào khoảng 100 đồng/kg thì giá sản xuất 1kg than củi
trấu là 250- 300 đồng. Thị trường có thể chấp nhận giá bán 500 đồng/kg than
củi trấu vì chi phí bằng so với nấu củi và rẻ hơn so với nấu than đá. Khi đó giá
thành củi trấu sẽ hạ xuống nhiều. Và củi trấu sẽ đến những thị trấn hoặc thị
xã, giúp người dân tiết kiệm ngân sách chi tiêu gia đình, quan trọng nhất là
giảm độc hại đối với các hộ vốn thường xuyên sử dụng than đá khi họ dùng
củi trấu”. Bên cạnh giá thành hạ so với ga, củi trấu cũng có hạn chế là dùng
củi trấu nếu phát triển sẽ phổ biến ở nơng thơn, vì nó cần phải có chỗ để củi,

10

cần có bếp lị, cần nơi thải tro, vì thế nó khó tiến vào đơ thị được mà có thể
chỉ phổ biến ở nông thôn, vùng ven các khu dân cư gần đơ thị…

Hình 1.3 - Thanh nhiên liệu được sản xuất từ Trấu
1.2. Thiết bị phục vụ sản xuất viên nhiên liệu từ phế thải nông nghiệp
1.2.1. Trên thế giới
Máy móc thiết bị phục vụ trong dây chuyền sản xuất viên nhiên liệu từ
phế thải nông nghiệp đã được nhiều nước trên thế giới đặc biệt quan tâm, đã
nghiên cứu thiết kế chế tạo và sử dụng khá phổ biếc, cụ thể:
Tại Đức đã chế tạo và áp dụng phổ biến máy ép viên phế liệu tại các
nhà máy xí nghiệp sản xuất viên nhiên liệu từ các phế liệu của ngành chế biến
gỗ như: Bột gỗ thải, phoi tiện, phoi bào, với bột gỗ ép thành viên nhằm sản
xuất nhiên liệu cho các lị đốt cơng nghiệp hay phục vụ sinh hoạt. Máy được
thiết kế dựa trên nguyên lý ép của cặp pittông và xi lanh thủy lực (hình 1.3).

Hình 1.4 - Máy ép tạo viên ( Model 600) của Đức


11

Thông số kỹ thuật của một số mẫu máy sử dụng tại Đức được ghi trong bảng
Ký hiệu
máy

MODEL
4

MODEL

4

MODEL
100

MODEL
200

MODEL
400

MODEL
600

MODEL
800

MODEL
1000

Năng suất
ép
Hàm ẩm
Công
suất
[K/W]
Áp lực ép
[N/cm2]
Kích
thước

viên L x
W [mm]
Chiều cao
viên [mm]
Kích
thước
máy L x
WxH
[mm]
Trọng
lượng
máy [kg]

30 kg/hr

50 kg/hr

< 15%
4

< 15%
4

100
kg/hr
< 15%
7,5

200
kg/hr

< 15%
11

400
kg/hr
< 15%
22

600
kg/hr
< 15%
37

800
kg/hr
< 15%
55

1300
kg/hr
< 15%
75

1435 to
2871
60 x 40

1435 to
2871
60 x 60

1711

1711

1711

1711

1776

1724

150x 60

150x 60

150x60

150 x60

240x70

260x100

30~ 90

30 ~90

40~110

40~110

40~110

40~110

40~110

40~110

1440 x
1050 x
1850

1440 x
1050 x
1850

1800 x
1600 x
2000

1800 x
1600 x
2000

1800 x
1900 x
2100

2000 x
2000 x
2100

2365 x
2900 x
2200

2600 x
3000 x
2350

1000

1000

2500

2800

3500

4200

6000

11000

Điều đặc biệt ở chỗ, ngồi ngun liệu ép là từ phụ phẩm nơng nghiệp,

máy cịn có thể ép các phế thải trong sản xuất gia cơng cơ khí như các phoi
gia cơng cắt gọt, bã kim loại lắng đọng để tạo thành các viên nên rất thuận lới
cho việc sử dụng nguyên liệu khi tái chế (hình 1.4).

Hình 1.5 - Phế liệu từ sản xuất cơ khí và sản phẩm ép


12

Tại Trung Quốc, sử dụng máy ép kiểu rulo, máy ép này dùng 3 quả lơ
quay vịng tạo lực ép bột mùn cưa và tạo hình viên có kích cỡ viên từ 3mm ~
8mm tùy theo khn. Máy thích hợp với một số thiết bị khác tạo thành dây
chuyền đồng bộ.

Hình 1.6 - Mẫu máy ép viên nhiên liệu SKJ do Trung Quốc chế tạo
Thông số máy kỹ thuật của một số mẫu máy được chế tạo và sủ dụng
trong dây truyền sản xuất viến nhiên liệu từ phế thải nông nghiệp ở Trung
Quốc ghi ở bảng 02.
Bảng 02 – Mẫu máy và thông số kỹ thuật do Trong quốc chế tạo
Ký hiệu máy
Công suất

SKJ-300

SKJ 3-350

SKJ 3-450

SKJ 3-550

SKJ 3-800

SKJ41200

30

37

55

90

160

320

200- 400

300-500

500 - 800

1200- 2000

1500-2500

2500-

điện(kw)
Năng

suất(kg /h)

4000

Ngồi ra cịn mẫu máy ZBJ để ép củi trấu có kích thước 70 mm phục
vụ chủ yếu cho sinh hoạt như hình 1.6.
Thơng số kỹ thuật của máy như sau:

Hình 1.7 - Mẫu máy ép viên nhiên liệu ZBJ – 10 – 70 do Trung Quốc chế tạo


13

Thông số kỹ thuật
Năng suất làm việc
: 250 ~300 kg/h
Công suất động cơ điện : 18,5 kw
Điện trở sinh nhiệt
: 3*2.0 kw
Đường kính sản phẩm : 70 mm
Chiều dài sản phẩm
: >1000 mm
Kích thước máy
: 1880 x 630 x 1350 mm
Nguyên liệu đầu vào
: mùn cưa , vỏ trấu, dăm bào …
Độ ẩm nguyên liệu cho phép : < 14 %
Ép nguyên liệu không cần bất kỳ phụ gia nào.
Xuất xứ : Trung Quốc.
Tại Thái Lan đã thiết kế, chế tạo mẫu máy ép củi trấu theo nguyên lý ép

dùng trục vít xoắn với bộ phận gia nhiệt ở đầu đùn buồng ép, [7].
Cấu tạo mẫu máy và sản phẩm sau khi ép thu được như hình 1.7.

Hình 1.8 - Máy ép và sản phẩm được sản xuất tai Thái Lan
Thông số kỹ thuật của máy như sau:
Động cơ điện: 20 HP/1450 vịng/phút.
Tốc độ trục vít xoắn: 320 vịng/phút
`Năng suất: 80 kg/h
Chi phí điện năng: 0,13 kWh/kg
Hệ thống truyền lực: Bộ truyền đai hình thang


14

Thơng số kỹ thuật của trục vít xoắn: Chiều dài: 450mm; đường kính 55
mm làm từ thép trung bình.
Thơng số của buồng ép: Chiều dài : 300 mm
Đường kính ngồi của buồng éo: 97 mm
Đường kính trong: 55 mm
Chiều dài đầu đùn: 75 mm
Vật liệu chế tạo trục là thép đúc
Tại Bangladesh củi trấu được sử dụng rất phổ biến phục vụ sinh hoạt
hàng ngày, [7] (hình 1.8)

Hình 1.9 - Củi trấu tại thị trường Bangladesh
Để sản xuất củi trấu người ta cũng sử dụng máy ép dựa trên nguyên lý
ép đùn nhờ trục vít xoắn, Có hai loại là loại dẫn động từ động cơ đốt trong
(hình 1.9a ) và loại dẫn động từ động cơ điện như (hình 1.9b)

Hình 1.10 - Máy ép củi trấu tại Bangladesh

a/ dùng động cơ đốt trong; b./ dùng động cơ điện


15

1.2.2. Ở Việt Nam
Ở nước ta, lượng phế thải từ sản xuất nơng nghiệp hàng năm rất lớn
nên đã có một số Trung tâm nghiên cứu, chế tạo các máy móc thiết bị phục vụ
sản xuất, cụ thể là:
Trung tâm nghiên cứu thực nghiệm đa dạng sinh học Hoà An thuộc Đại
học Cần Thơ đã nghiên cứu sản xuất “củi trấu” nhằm tận dụng một lượng phế
thải đáng kể tại đồng bằng sông Cửu Long làm nhiên liệu để phục vụ sinh
hoạt đời sống hàng ngày. Sản phẩm của công nghệ này là các thanh củi trấu
dài 21cm, nặng 1kg đủ nấu một bữa ăn cho 4 người (hình 1.10).

Hình 1.11 – Máy và thanh nhiên liệu được sản xuất từ Trấu
Ngồi ra cịn nhiều cơng ty trong và ngồi tỉnh cũng nghiên cứu và chế
tạo các loại máy ép phục vụ sản xuất củi trấu như Công ty Cơ điện Sơn
Ngun 37/8 Quốc lộ 91 Phước Thới Ơ mơn Cần Thơ chuyên sản xuất máy
ép trấu thành củi, với củi trấu doanh nghiệp của bạn sẽ giảm nhiều chi phí về
nhiên liệu đốt, củi trấu có thể thay thế than đá, các lọai vật liệu đốt trong các
lò đốt truyền thống. Củi Trấu (Nhiên liệu rắn mới); Thành phần: 100% trấu;
Nhiệt trị: 4.200 kg/cal; Độ ẩm: <8%; Lưu huỳnh: 0;
Đặc điểm kỹ thuật:
Hình dạng: Hình lục giác;
Chiều dài: 20 cm; Đường kính: 5cm => 7cm;
Bao bì: Bao nilong (30kg);
Cơng suất: 60.000 tấn/tháng;
Củi trấu size 8cm

16

1.3. Kết luận
- Phụ phẩm từ sản xuất nông nghiệp chiếm một tỷ trọng khá lớn và hầu
hết các nước trên thế giới đã tập trung nghiên cứu để sử dụng chúng làm
nguồn nhiệt dùng trong công nghiệp và đời sống sinh hoạt.
- Q trình cơng nghệ sản xuất thanh nhiên liệu từ phế thải nông nghiệp
gồm nhiều khâu công việc như sấy, nghiền sàng, ép và làm mát, trong đó thì
khâu ép rất quan trọng, nó quyết định đến năng suất, chất lượng và giá thành
sản phẩm. Công việc này được tiến hành nhờ các máy ép cơ khí, chủ yếu
dùng nguyên lý ép đùn mà nguồn động lực là động cơ điện.
- Kích thước của sản phẩm phổ biến là đường kính thanh nhiên liệu là
70 mm, có lỗ ở giữa cho dễ cháy, chiều dài khoảng từ 1 – 2m. Riêng ở Đức sử
dụng máy ép theo ngun lý pittơng - xilanh để ép các viên có kích thước 60
x 40, 60 x 60; 60 x 60; 150 x 60 và 240 x 70 mm hoặc có loại kích thước nhỏ
hơn.
- Ở nước ta, phế thải từ sản xuất nông nghiệp là rất lớn và hiện nay chỉ
một phần nhỏ (khoảng <10%) được sử dụng để đun nấu trực tiếp cịn chủ yếu
bỏ lại gây ơ nhiễm môi trường. Như vậy tiềm năng nguyên liệu dùng để tạo
thanh (viên) nhiên liệu là rất lớn.
- Những năm gần đây, ở một số tỉnh thuộc đồng bằng sông Cửu long
như Cần Thơ, Đồng Tháp, Vĩnh Long và Tiền Giang đã có một số cơ sở sản
xuất làm thử theo kinh nghiệm chưa có luận cứ khoa học, chưa nghiên cứu cơ
bản nên kết quả thu được sức thuyết phục cịn hạn chế, cơng nghệ sản xuất
chưa thật phù hợp và chất lượng sản phẩm chưa cao. Vì vậy bước đầu cần
thiết tập trung nghiên cứu và cải tiến quá trình sản xuất thanh (viên) nhiên
liệu từ trấu, nguồn phế thải rất lớn sau công nghệ thu hoạch ở đồng bằng sông
Cửu Long.

17

Chương 2
MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI
NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Mục tiêu nghiên cứu
Xác định quy luật và mức độ ảnh hưởng của một số thông số của máy
ép đến cơng suất tiêu hao trong q trình ép, năng suất của máy và nhiệt
lượng của thanh nhiên liệu làm từ vỏ trấu, từ đó xác định giá trị tối ưu của các
yếu tố ảnh hưởng để làm cơ sở cho việc thiết kế cải tiến, hoàn thiện mẫu máy
phục vụ sản xuất đạt hiệu quả cao nhất.
2.2. Đối tượng nghiên cứu
Máy ép thanh nhiên liệu từ vỏ trấu đang được sử dụng tại khu vực đồng
bằng sông Cửu Long. Đó là loại máy ép đùn, trục vít xoắn với nguồn động
lực là động cơ điện.
2.3. Phạm vi nghiên cứu
Phế thải từ sản xuất nông nghiệp bao gồm: vỏ trấu, mùn cưa, vỏ lạc, vỏ
hạt điều, bã mía, phoi bào…. Do điều kiện và thời gian có hạn nên đề tài chỉ
tập trung nghiên cứu các thông số cấu tạo của máy ép thanh nhiên liệu từ vỏ
trấu tại đồng bằng sông Cửu Long.
2.4. Nội dung nghiên cứu
2.4.1. Nghiên cứu lý thuyết
- Công suất tiêu hao trong quá trình ép và những yếu tố ảnh hưởng
- Năng suất của máy ép và những yếu tố ảnh hưởng
- Nhiệt lượng của thanh nhiên liệu và những yếu tố ảnh hưởng.
2.4.2. Nghiên cứu thực nghiệm
a. Nghiên cứu thực nghiệm đơn yếu tố
- Xác định quy luật và mức độ ảnh hưởng độc lập của từng yếu tố thuộc
về cấu tạo của máy đến công suất tiêu hao khi ép thanh nhiên liệu từ vỏ trấu.

18

- Xác định quy luật và mức độ ảnh hưởng độc lập của từng yếu tố thuộc
về cấu tạo của máy đến năng suất của máy ép thanh nhiên liệu làm từ vỏ trấu.
- Xác định quy luật và mức độ ảnh hưởng độc lập của từng yếu tố đến
nhiệt lượng của thanh nhiên liệu làm từ vỏ trấu.
b. Nghiên cứu thực nghiệm đa yếu tố
- Xác định quy luật và mức độ ảnh hưởng đồng thời của các yếu tố ảnh
hưởng chính đến cơng suất tiêu hao khi ép thanh nhiên liệu làm từ vỏ trấu.
- Xác định quy luật và mức độ ảnh hưởng đồng thời của các yếu tố ảnh
hưởng chính đến năng suất của máy ép thanh nhiên liệu làm từ vỏ trấu.
- Xác định quy luật và mức độ ảnh hưởng đồng thời của các yếu tố đến
nhiệt lượng của thanh nhiên liệu làm từ vỏ trấu.
2.5. Phương pháp nghiên cứu
2.5.1. Lựa chọn phương pháp nghiên cứu
Sau khi xác định được mục tiêu nghiên cứu, điều quan trọng sau đó là
chọn được phương pháp nghiên cứu phù hợp để giảm bớt được chi phí nghiên
cứu mà vẫn đảm bảo được độ tin cậy của kết quả. Theo phương pháp nghiên
cứu khoa học được chia ra:
Nghiên cứu cơ bản và nghiên cứu ứng dụng; nghiên cứu lý thuyết và
nghiên cứu thực nghiệm.
Theo đó, nghiên cứu cơ bản có mục đích phát hiện ra tính qui luật mà
đến trước khi nghiên cứu chưa biết trong thiên nhiên. Nghiên cứu ứng dụng là
pha tiếp theo của nghiên cứu cơ bản. Thông qua chúng để thu nhận các hiểu
biết mới hoặc vận dụng kiến thức đã có vào thực tế sản xuất.
Trong thời đại ngày nay, nghiên cứu ứng dụng là phần đáng kể hơn
trong quá trình chung của việc sáng tạo ra kỹ thuật mới. Nó là cơ sở để tiếp
nhận số liệu, tư tưởng, mẫu và những cái khác được đưa ra. Thông qua chúng,

các đối tượng, máy móc, qui trình cơng nghệ mới được thiết kế và đề xuất.
Bởi thế phần lớn các nghiên cứu kỹ thuật theo bản chất của chúng là nghiên
cứu ứng dụng.


19

Nghiên cứu lý thuyết có mục đích thiết lập một hệ thống quan điểm nào
đó thơng qua việc đưa ra những qui luật mới; nghiên cứu lý thuyết thích hợp
nhất khi nghiên cứu các đối tượng và hệ thống mà trong đó có thể phân chia
rõ các hiện tượng và các q trình có cùng bản chất vật lý.
Mục đích của nghiên cứu thực nghiệm là tiếp nhận những sự kiện
mới, kiến thức khoa học và số liệu khoa học thông qua tổ chức thực nghiệm
bằng cách quan sát đối tượng của nhà nghiên cứu. Khi nghiên cứu các hệ
thống phức tạp mà ở trong đó diễn ra các hiện tượng và q trình với bản
chất khác nhau thì thích hợp hơn là dùng phương pháp thực nghiệm với lý
thuyết tương ứng.
Từ những phân tích ở trên cho thấy rằng nếu sử dụng phương pháp lý
thuyết để xác định sự ảnh hưởng của tất cả các yếu tố đến các chỉ tiêu quan
tâm là công suất tiêu hao trong quá trình ép, năng suất của máy và nhiệt năng
của thanh nhiên liệu thì phải nghiên cứu tồn diện mức độ ảnh hưởng và cơ
chế tác động của từng yếu tố đến các chỉ tiêu quan tâm, khối lượng nghiên
cứu sẽ rất lớn. Chính vì vậy, để giảm bớt khối lượng công việc lựa chọn
phương pháp nghiên cứu thực nghiệm là phù hợp hơn cả. Tuy nhiên, phương
pháp nghiên cứu thực nghiệm mà chúng tôi sử dụng không phải là thực
nghiệm thuần tuý mà là sự kết hợp hài hoà giữa lý thuyết và thực nghiệm, lấy
lý thuyết làm cơ sở, làm định hướng ban đầu hỗ trợ giảm bớt khối lượng công
việc, rút ngắn thời gian nghiên cứu thực nghiệm.
Trong nghiên cứu thực nghiệm, có thể tiến hành thí nghiệm bằng
phương pháp cổ điển. Nhà thực nghiệm chỉ dựa vào kinh nghiệm và trực giác

để chọn hướng nghiên cứu. Các thí nghiệm được tiến hành lần lượt với sự
thay đổi từng thông số trong khi giữ nguyên các yếu tố cịn lại. Phương pháp
cổ điển chỉ cho phép tìm kiếm cái mới phụ thuộc đơn định giữa các chỉ tiêu
đánh giá và các yếu tố ảnh hưởng một cách riêng biệt trong khi làm thực
nghiệm một cách riêng rẽ sẽ theo từng yếu tố. Mặc dù có trong tay một tập
hợp các phương trình thực nghiệm đơn yếu tố nhưng vì chúng chỉ là những


20

trường hợp riêng nên không cho kết quả chặt chẽ về mức độ ảnh hưởng của
từng yếu tố trong mối tác động qua lại giữa chúng cũng khơng thể tìm kiếm
phương án phối hợp tối ưu các yếu tố ảnh hưởng.
Nhược điểm của phương pháp nghiên cứu cổ điển là khi nghiên cứu
không thấy được hướng chuyển dịch của quá trình, mà khi tìm các điều kiện
tối ưu theo quan điểm này các thực nghiệm đó thuộc loại “thụ động”.
Vì thấy rõ những nhược điểm của phương pháp nghiên cứu thực
nghiệm cổ điển chúng tôi chọn phương pháp nghiên cứu thực nghiệm mà
trong đó tiến hành khảo nghiệm máy, thu thập số liệu một cách chủ động
theo một kế hoạch và chiến lược xác định trước, đó là phương pháp quy
hoạch thực nghiệm.
2.5.2. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
Xây dựng các cơng thức tốn học tính tốn cơng suất tiêu hao trong quá
trình ép, năng suất của máy và nhiệt lượng của thanh nhiên liệu trên cơ sở
tham khảo, phân tích tài liệu liên quan kết hợp với tính tốn lý thuyết cũng
như tham khảo ý kiến của các chuyên gia.
2.5.3. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
a. Thực nghiệm đơn yếu tố
Nguyên tắc chung của phương pháp thực nghiệm đơn yếu tố là: Cố định
các yếu tố khác, thay đổi một yếu tố để xác định ảnh hưởng của yếu tố biến thiên

đó tới thơng số mục tiêu, qua đó thăm dò được khoảng nghiên cứu cho phép của
mỗi yếu tố và các ảnh hưởng tới giá trị cực trị của thông số mục tiêu.
Nhiệm vụ cơ bản của thực nghiệm đơn yếu tố là xác định các thông số
ảnh hưởng đã phân tích ở trên để xem thơng số nào thực sự ảnh hưởng đến các
chỉ tiêu đánh giá, xác định mức độ và quy luật ảnh hưởng của chúng đến chỉ
tiêu quan tâm. Thực nghiệm đơn yếu tố được tiến hành theo các bước sau:


21

1.Thực hiện thí nghiệm với từng thơng số thay đổi với số mức không
nhỏ hơn 4, khoảng thay đổi lớn hơn 2 lần sai số bình phương trung bình của
phép đo giá trị thơng số đó. Số thí nghiệm lập lại n = 3, [4].
2. Sau khi thí nghiệm xong, tiến hành xác định độ tin cậy về ảnh hưởng
của mỗi yếu tố tới năng suất, chi phí năng lượng khi ép và nhiệt lượng của
thanh nhiên liệu. Đánh giá tính thuần nhất của phương sai trong q trình thí
nghiệm, để chứng tỏ ảnh hưởng khác đối với thông số cần xét là khơng có
hoặc khơng đáng kể.
Thuật tốn phân tích phương sai để xác định độ tin cậy và tính thuần
nhất [4] như sau:
* Đánh giá tính đồng nhất của phương sai
Kiểm tra tính đồng nhất của phương sai theo tiêu chuẩn Kohren.
Gtt 

2
smax
N

S
u 1

(2.1)

2
u

Trong đó:
2
- Phương sai lớn nhất trong N thí nghiệm
smax

S u2 =

1 mu
 (Yui  Yu ) 2
mu  1 i 1

(2.2)

mu - Số lần lặp lại ở mỗi điểm thí nghiệm

- Giá trị của thơng số tại điểm u.

yui

yui - Giá trị trung bình của thông số ra tại điểm u.
y

1
mu

mu

y
i 1

ui

u=1, 2, 3,…N

(2.3)

Ứng với N điểm thí nghiệm trong kế hoạch thực nghiệm ta có N
phương sai S u2 .
2
Trong đó ln có giá trị S max

Gtt  Chuẩn Kohren tính tốn theo thực nghiệm.


22

Trong đó bậc tự do ở tử số   m  1 và ở mẫu số K=N (m-1).
m - Số lần lặp lại ở thí nghiệm mà ở đó có phương sai cực đại.
Giá trị thống kê chuẩn Kohren được tính sẵn theo mức ý nghĩa  , hoặc tự do
 và ký hiệu Gb tra bảng [4].

Nếu Gtt < Gb

(2.4)

Nghĩa là giả thiết không mâu thuẫn với số liệu thí nghiệm.
* Kiểm tra mức độ ảnh hưởng của các yếu tố
Phương pháp đánh giá này dùng chuẩn Fisher (F). Thực chất là so sánh
phương sai thành phần do thay đổi thông số nào gây nên và phương sai do
nhiễu gây ra. Nếu tỷ số giữa hai phương sai này lớn hơn giá trị lý thuyết tra
bảng của tiêu chuẩn F thì sự khác biệt giữa các giá trị trung bình là đáng kể và
các thơng số vào có ảnh hưởng thực sự đến thông số ra, trội hẳn so với ảnh
hưởng ngẫu nhiên.
Giá trị tính tốn của tiêu chuẩn F là tỷ số:
S y2
F= 2
Se

(2.5)

Trong đó:
S y2 - Phương sai do sự thay đổi thông số vào X gây nên.

S y2 =

m N
(Yu  Y0 ) 2

N  1 n1

(2.6)

S e2 - Ước lượng phương sai do nhiễu thực nghiệm gây ra.
Se2 

y0 -

1 N 2
 Su
N n1

(2.7)

Giá trị trung bình chung của thơng số đầu ra tính cho toàn bộ

thực nghiệm.
Y 0=

1 N
 yu
N u 1

Bậc tự do của S y2 là  1 =N-1; của S e2 là  2 =N(m-1)

(2.8)


23

Giá trị thống kê của chuẩn F được tính sẵn theo mức ý nghĩa  =0,005,
bậc tự do  1 ,  2 ở phụ lục 3 tài liệu [4].
Nếu giá trị tính tốn Fđáng kể trong khuôn khổ ảnh hưởng của các biến ngẫu nhiên. Nguyên nhân
gây nên trường hợp này là đưa vào thí nghiệm những thơng số khơng có ảnh

hưởng đáng kể hoặc bước biến đổi của thông số quá bé, dẫn đến hiệu ứng ảnh
hưởng của thông số nhỏ so với nhiễu.
Nếu:

F > Fb

( 2.9)

Nghĩa là ảnh hưởng của các thông số đầu vào là đáng kể.
b. Quy hoạch hóa thực nghiệm đa yếu tố
Trong lĩnh vực cơ khí nơng nghiệp như thiết kế, chế tạo, sử dụng hay
thử nghiệm, phương pháp quy hoạch hoá thực nghiệm đa yếu tố đóng vai trị
hết sức quan trọng. Nhờ có phương pháp này ta giảm bớt được khối lượng thí
nghiệm, xác định được mức độ ảnh hưởng đầy đủ các yếu tố, để từ đó tìm ra
được lời giải tối ưu cho quá trình nghiên cứu.
Quy hoạch thực nghiệm được thực hiện theo nguyên tắc “hộp đen”
nghĩa là đối tượng nghiên cứu là phần đóng kín “hộp đen” trong đó diễn ra
những q trình mà nghiên cứu khoa học khơng thể biết được.
X(t)
y1
E

ĐỐI TƯỢNG
NGHIÊN CỨU

Z

y2
yn

Trong đó:
X(t) - Các yếu tố có thể kiểm tra và điểu khiển được
Z - Các yếu tố có thể kiểm tra được nhưng không điều khiển được.
E - Các yếu tố không kiểm tra, điều khiển được (các yếu tố nhiễu)
y1, y2,... yn : Các thông số đầu ra