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关于密集烤房控温控湿性能指标计算方法的探讨

点击次数:2141 发布时间:2021-3-23
随着烟叶质量的不断提高和烤烟生产组织形式的变革,烤烟生产逐步向规模化、集约化、专业化的方向发展,我国烤房设备也在不断创新和发展,密集烤房已成为烤烟生产可持续发展新形势下的发展方向,通过强制通风、热风循环和温湿度自动控制,密集烤房将成为适度规模条件下准确落实烘烤工艺,改进和提高烟叶品质的设备保障。密集烤房一般由装烟室、供热系统、通风排湿和热风循环系统、温湿度控制系统等组成。其中,温湿度控制系统用于检测、显示和调控烟叶烘烤过程工艺条件,通过对烧火供热和排湿的调控,实现烘烤温湿度自动调控。 

温湿度控制系统的控制精度是评价该系统优劣的重要指标之一,控制仪显示温度与电子干湿球温度计测定的温度之间的差异越小,说明其控制精度越高。平面温(湿)差、垂直温(湿)差和温(湿)度差分布频率是衡量烤房综合性能的重要指标,其大小也关乎烤房控温控湿性能的好坏。但是,我国没有统一的烤房控温控湿性能指标的计算方法和表达方式,大多采用温差的大小范围或者均值表示,而且在计算过程中的计算方式也不尽相同,造成对烤房性能进行评价时得出的结论也差别较大。因此,统一烤房控温控湿性能指标的计算方法是非常必要的。

一、烤房控温控湿性能指标的计算方法 

控制精度:控制仪显示温度与各点电子干湿球温湿度计测定温度之差绝对值的平均值; 温(湿)差:同一层次(平面)各点电子干(湿)球温度计测定干(湿)球温度两两之差绝对值的平均值; 温(湿)差分布频率:首先计算同一阶段内同一层次(平面)各点电子干湿球温度计测定的干球或湿球温度两两之差的绝对值,然后根据绝对值的大小进行排序,统计在某一阶段内数值个数,最后用在某一阶段内数值个数除以总的数值个数乘以100即可。 以上指标的计算都在烘烤控制仪和电子干湿球温度计测定温湿度准确的前提下进行。 

二、举例分析 

(一)温差频率分布  由表1可知,在各参试烤房之间,控制系统的控制精度差异较大。控制精度的平均值以C烤房的最大,其次为D和E,以A烤房的最小。从变异情况来看,以C烤房的标准偏差、变异系数、95%的置信区间范围和极差均为最大,说明烤房内部测定的温度与控制仪显示温度之间的差值不稳定,烤房内温度起伏变化最大;其次为B和A,但是A的95%的置信区间范围在各参试烤房中最小,温差大多都集中在0.11-0.22很小的范围内,只出现个别的温差较大的数值;D和E的标准差、变异系数和极差相对较小,烤房内的温度相对较为稳定,其95%的置信区间范围虽然小,但是温差值的基数较大,大多在0.5℃。从测定温度与控制仪显示温度之间的偏离大小频率来看,偏离值≤0.5出现的频率大小依次为A、C、E、B和D,其值分别为84.52%、64.29%、54.76%、50.00%和48.81%。偏离值>0.5且<1出现的频率大小依次为D、E、B、A和C,其值分别为51.19%、42.86%、38.10%、15.48%和10.71%。偏离值≥1.0只有C、B和E三个厂家,其大小依次为25%、11.90%和2.38%。综合评价各家烘烤设备的温度控制精度以A性能最好,其次为D,再次为E,以C和B控制效果较差。 

表1在空载条件下各参试烤房控制精度温差统计描述表
参试厂家
测试数
(个)
平均
值(℃)
标准
变异
系数
95%的置信区间(℃)
极差
(℃)
偏离≤0.5℃的频率
偏离>0.5℃且<1℃的频率
偏离≥1.0℃ 的频率
A
68
0.16
0.15
88.73%
0.11-0.22
0.57
84.52%
15.48%
0
B
68
0.44
0.35
79.66%
0.31-0.58
1.4
50.00%
38.10%
11.90%
C
68
0.84
1.25
147.56%
0.36-1.33
2.33
64.29%
10.71%
25%
D
68
0.51
0.14
27.62%
0.45-0.56
0.56
48.81%
51.19%
0
E
68
0.49
0.12
24.05%
0.45-0.54
0.56
54.76%
42.86%
2.38%

   (二)控温控湿性能指标   由表2得知,烤房实际温度和控制温度之差随着烤房层次的上升依次增大,变异系数则逐渐减小;方差分析结果表明垂直方向的控制精度在下中层差异不显著,但均与上层存在着显著的差异;垂直方向的温差以中层最小,上层最大,变异系数则正好相反,方差分析结果也表明下中部差异不显著,但均与上部存在显著差异;湿差则是以下层最大,上部最小,其变异系数则是随着层次上升逐渐变大;从方差分析结果看,垂直方向的湿差下层同中上层间存在着显著差异,且中上层间差异不显著。综合垂直方向的控制精度和温湿差可以看出,中层的温湿差均匀度较好,控制精度较高,下层的控制精度较好,温差均匀度较好,但湿度在下层表现不均匀,差值较大,上层的控制精度较低,温差均匀度较差。   

表2 烤房控温控湿性能统计描述
测试项目
温度计位置
记录数
平均值
标准差
变异系数
95%的置信区间
极差
多重比较
水平精度
温差
前部
318
1.54
1.31
85.35%
1.31-1.77
4.93
b
中部
318
1.73
1.58
90.95%
1.46-2.01
8.30
b
后部
318
2.80
1.77
62.95%
2.49-3.11
7.10
a
平面温差
前部
318
0.87
0.53
61.22%
0.77-0.96
2.67
b
中部
318
1.03
1.25
121.57%
0.81-1.24
6.00
b
后部
318
1.45
1.04
71.69%
1.27-1.63
4.67
a
平面湿差
前部
318
0.93
1.02
109.79%
0.75-1.11
5.33
a
中部
318
0.59
0.80
135.10%
0.45-0.73
6.00
b
后部
318
0.62
0.56
89.78%
0.52-0.72
2.00
b
垂直精度
温差
下层
318
0.84
0.80
95.55%
0.70-0.98
4.07
b
中层
318
0.87
0.70
80.44%
0.75-0.99
3.93
b
上层
318
1.66
1.23
73.91%
1.45-1.88
5.87
a
垂直温差
下层
318
1.63
1.86
114.07%
1.31-1.96
7.33
b
中层
318
1.58
1.84
116.23%
1.26-1.90
8.00
b
上层
318
2.11
2.10
99.34%
1.74-2.48
10.67
a
垂直湿差
下层
318
0.92
0.88
95.75%
0.76-1.07
5.67
a
中层
318
0.56
0.65
117.04%
0.44-0.67
3.33
b
上层
318
0.54
0.73
134.85%
0.41-0.67
4.00
b

水平方向实际温度和控制温度之差从前部到后部依次增大,而其方差分析结果表明前部和中部没有显著差异,但与后部均存在着显著差异;温差也是从前部到后部逐渐增大,变异系数以中部最大,方差分析结果可以看出前部和中部差异不显著,但与后部存在显著差异;湿差则是以前部最大,中部最小,其变异系数则是以中部最大,后部最小,而且中部和后部与前部均存在着显著差异,但中部和后部差异不显著。综合水平方向的控制精度和温湿差可以看出,中部的控制精度和温湿差均匀度较为理想,而前部的湿度分布不均匀,后部的控制精度较低,温度分布不均匀。从整个烤房的运行情况可以看出,烤房中部中、下层控制精度较高,且温湿度的分布也较均匀,前部中下层控制精度较好,但湿度分布不均匀,后部上层的可控性较差,控制精度不高,而且温湿度分布不均匀。可见,通过正确地计算控温控湿性能各项指标和综合评价分析,可以准确地找出烤房内部结构、控制仪和通风排湿装置存在的问题,提出改进意见。


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