Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật cơ khí động lực: Nghiên cứu xác định các thông số làm việc hợp lý của máy đốt nóng mặt đường Bê tông nhựa cỡ nhỏ khi sửa chữa đường ô tô ở Việt Nam

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:159

Thêm vào BST

Báo xấu

7
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án "Nghiên cứu xác định các thông số làm việc hợp lý của máy đốt nóng mặt đường Bê tông nhựa cỡ nhỏ khi sửa chữa đường ô tô ở Việt Nam" được hoàn thành với mục tiêu nhằm xác định được các thông số làm việc của MĐN mặt đường như: nhiệt độ cần đốt nóng, thời gian đốt nóng, khoảng cách đốt nóng và các thông số kết cấu nhằm đảm bảo chất lượng mặt đường sửa chữa và tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất; Xây dựng cơ sở khoa học cho việc vận hành có hiệu quả và thiết kế, chế tạo máy đốt nóng thay thế thiết bị nhập ngoại.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật cơ khí động lực: Nghiên cứu xác định các thông số làm việc hợp lý của máy đốt nóng mặt đường Bê tông nhựa cỡ nhỏ khi sửa chữa đường ô tô ở Việt Nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI -------o0o------- NGUYỄN VĂN DŨNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ LÀM VIỆC HỢP LÝ CỦA MÁY ĐỐT NÓNG MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA CỠ NHỎ KHI SỬA CHỮA ĐƯỜNG Ô TÔ Ở VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ Hà Nội –2024
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI -------o0o------- NGUYỄN VĂN DŨNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ LÀM VIỆC HỢP LÝ CỦA MÁY ĐỐT NÓNG MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA CỠ NHỎ KHI SỬA CHỮA ĐƯỜNG Ô TÔ Ở VIỆT NAM Ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Mã số: 95.20.11.6 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1: PGS. TS. NGUYỄN BÍNH 2: TS. NGUYỄN HỮU CHÍ Hà Nội – 01/2024
i LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ sự kính trọng và lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. NGƯT. Nguyễn Bính và TS. Nguyễn Hữu Chí – Bộ môn Máy xây dựng-Xếp dỡ, Trường Đại học Giao thông Vận tải đã hướng dẫn, động viên giúp đỡ và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án này. Tôi xin chân thành cảm ơn các Thầy giáo, Cô giáo tại Bộ môn Máy xây dựng Xếp dỡ, các nhà khoa học của Trường Đại học Giao thông Vận tải, Học viện Kỹ thuật Quân sự, Trường Đại học Xây dựng, Học viện Nông nghiệp Việt Nam, Viện Khoa học và Công nghệ GTVT, Phân hiệu Đại học Giao thông Vận tải tại Tp Hồ Chí Minh... đã giúp đỡ và góp ý cho tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án của mình. Tôi xin trân trọng cảm ơn Lãnh đạo Trường Đại học Giao thông Vận tải, phòng Đào tạo Sau Đại học, Khoa Cơ khí, Phòng Khoa học công nghệ, Trung tâm Khoa học Công nghệ Giao thông Vận tải cùng các phòng ban chức năng trong Nhà trường đã tạo điều kiện vật chất giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu để đạt được kết quả mong muốn. Xin trân trọng cảm ơn tới Lãnh đạo Công ty cổ phần đầu tư HSB và Công ty TNHH Kỹ thuật Quang Nhật, Công ty Cổ phần UTC2 đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp tôi thực hiện đo đạc thực nghiệm thiết bị tại hiện trường để hoàn thành luận án. Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình tôi đã động viên, hỗ trợ tôi rất nhiều về mặt thời gian, ủng hộ về vật chất lẫn tinh thần để giúp tôi hoàn thành luận án này. NGUYỄN VĂN DŨNG
ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án tiến sĩ “Nghiên cứu xác định các thông số làm việc hợp lý của máy đốt nóng mặt đường Bê tông nhựa cỡ nhỏ khi sửa chữa đường ô tô ở Việt Nam” là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và tài liệu trong luận án là trung thực và chưa được công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào. Tất cả những nội dung tham khảo và kế thừa đều được trích dẫn và tham chiếu đầy đủ. Tác giả luận án Nguyễn Văn Dũng
iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................ i LỜI CAM ĐOAN ......................................................................................................... ii MỤC LỤC ................................................................................................................... iii BẢNG THỨ NGUYÊN VÀ KÝ HIỆU CÁC THÔNG SỐ ........................................ vi BẢNG CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT .................................................................... vii MỤC LỤC BẢNG BIỂU .......................................................................................... viii MỞ ĐẦU .......................................................................................................................1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU.........................................6 1.1. Tổng quan về những hư hỏng của mặt đường bê tông nhựa ..................................6 1.1.1. Các biến dạng nứt mặt đường bê tông nhựa ........................................................6 1.1.2. Các hư hỏng bề mặt lớp bê tông nhựa .................................................................8 1.2. Giới thiệu về công nghệ và máy sửa chữa mặt đường ...........................................9 1.2.1. Công nghệ sửa chữa mặt đường BTN .................................................................9 1.2.2. Giới thiệu về các máy đốt nóng cỡ nhỏ trên thế giới và Việt Nam ...................12 1.2.3. Giới thiệu về máy đốt nóng MĐN.01 chế tạo tại Việt Nam..............................14 1.3.1. Xác định khoảng nhiệt độ cần thiết để đốt nóng mặt đường. ............................16 1.3.2. Xác định chiều sâu cần đốt nóng. ......................................................................19 1.4. Điều kiện biên về môi trường ảnh hưởng đến quá trình truyền nhiệt .................21 1.4.1. Xác định nhiệt độ trong lớp bê tông nhựa mặt đường trước khi đốt nóng ........21 1.4.2. Điều kiện biên về độ ẩm và gió. ........................................................................22 1.5. Tổng quan các công trình nghiên cứu ở trong và ngoài nước có liên quan đến luận án. ................................................................................................................................23 1.5.1. Các công trình nghiên cứu về quá trình truyền nhiệt trong bê tông nhựa .........23 1.5.2 Các công trình nghiên cứu các thông số đặc trưng ngọn lửa khí gas trong khoang cháy ..............................................................................................................................31 1.5.3. Các công trình nghiên cứu về xác định thông số làm việc của máy đốt nóng mặt đường ...........................................................................................................................35 1.5.4. Phân tích và nhận xét về các công trình nghiên cứu đã công bố đối với máy đốt nóng mặt đường ...........................................................................................................43 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 ............................................................................................45 CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA QUÁ TRÌNH TRUYỀN NHIỆT VÀ ĐẶC TRƯNG NGỌN LỬA TRONG KHOANG CHÁY ......................46 2.1. Các giả thiết khoa học và phạm vi xây dựng mô hình bài toán ...........................46
iv 2.2. Mô hình vật lý của bài toán truyền nhiệt ..............................................................46 2.3. Mô hình toán các giai đoạn truyền nhiệt ..............................................................47 2.3.1. Truyền nhiệt bức xạ từ tấm đốt nóng xuống mặt đường ...................................47 2.3.2. Truyền nhiệt đối lưu ..........................................................................................49 2.3.3. Truyền nhiệt trong các lớp bê tông nhựa...........................................................50 2.4. Mô hình tính toán ngọn lửa trong khoang cháy ...................................................58 2.4.1. Xác định đặc tính của ngọn lửa .........................................................................58 2.4.2. Tính toán chiều dài ngọn lửa khí cháy ..............................................................58 2.4.3. Tính toán nhiệt độ ngọn lửa trong khoang cháy ................................................61 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 ............................................................................................63 CHƯƠNG 3: XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ LÀM VIỆC CỦA MÁY ĐỐT NÓNG MẶT ĐƯỜNG THÔNG QUA NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT TRUYỀN NHIỆT VÀ LÝ THUYẾT CHÁY ..................................................................................................64 3.1. Xác định kích thước tấm đốt nóng .......................................................................64 3.1.1. Cơ sở xác định kích thước của tấm đốt nóng ....................................................64 3.1.2. Xác định kích thước tấm đốt nóng mặt đường ..................................................64 3.2. Ảnh hưởng nhiệt độ của tấm đốt nóng và thời gian truyền nhiệt .........................65 3.3. Ảnh hưởng của nhiệt lượng và khoảng cách truyền nhiệt của máy .....................69 3.4. Mô phỏng sự phân bố nhiệt độ trong lớp bê tông nhựa .......................................71 3.5. Xác định các thông số kết cấu của khoang cháy ..................................................74 3.5.1. Đặc điểm cấu tạo khoang cháy ..........................................................................74 3.5.2. Tính toán thông số nhiệt của ngọn lửa ..............................................................74 3.5.3. Xác định áp suất và lưu lượng khí cháy hợp lý .................................................77 3.5.4. Xác định suất tiêu hao nhiên liệu của máy đốt nóng mặt đường. .....................79 3.5.5 Mô phỏng các thông số của ngọn lửa trong khoang cháy của máy đốt nóng ....80 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 ............................................................................................84 CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT HỢP LÝ CỦA MÁY ĐỐT NÓNG MẶT ĐƯỜNG. ....................................85 4.1. Mục đích của nghiên cứu thực nghiệm ................................................................85 4.2. Vật liệu nghiên cứu thực nghiệm .........................................................................85 4.3. Quy trình tiến hành thực nghiệm ..........................................................................86 4.3.1 Các bước tiến hành thực nghiệm ........................................................................86 4.3.2. Sơ đồ khối tiến hành đo đạc thực nghiệm .........................................................88 4.4. Máy và thiết bị phục vụ thực nghiệm ...................................................................89
v 4.4.1. Máy đốt nóng mặt đường bằng bức xạ hồng ngoại ...........................................89 4.4.2. Thiết bị đo nhiệt độ mặt đường ........................................................................89 4.4.3. Các máy và dụng cụ lấy mẫu BTN ....................................................................91 4.4.4. Thiết bị mô phỏng và đo tốc độ gió môi trường ................................................91 4.4.5. Phương pháp xác định tiêu hao nhiên liệu ........................................................92 4.4.6. Phương pháp thay đổi khoảng cách truyền nhiệt ..............................................92 4.4.7. Phương án đặt thiết bị đo nhiệt độ .....................................................................93 4.4.8. Phương án kết nối đầu đo nhiệt độ với máy tính có cài đặt phần mềm đo .......94 4.5. Thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng của các thông số kỹ thuật của máy đến quá trình đốt nóng mặt đường .....................................................................................................95 4.5.1. Thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ tấm đốt nóng Tm oC ................95 4.5.2. Thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng vận tốc gió môi trường .............................101 4.5.3. Thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng của khoảng cách truyền nhiệt ...................103 4.6. Xác định các thông số kỹ thuật hợp lý của máy đốt nóng mặt đường bằng quy hoạch thực nghiệm.....................................................................................................105 4.6.1. Phương pháp quy hoạch thực nghiệm tối ưu ...................................................105 4.6.2. Phát biểu mô hình của bài toán tối ưu .............................................................111 4.6.3. Xác định vùng nghiên cứu ...............................................................................111 4.6.4. Kế hoạch thực nghiệm bậc 1 ...........................................................................112 4.6.5. Thực nghiệm đa yếu tố ....................................................................................114 4.6.6. Giải bài toán tối ưu hóa đa mục tiêu xác định chế độ đốt nóng ......................124 4.7. Đánh giá sản phẩm máy MĐN.01 được chế tạo theo kết quả nghiên cứu của luận án ...............................................................................................................................128 4.7.1. Giới thiệu cấu tạo của máy MĐN.01 ...............................................................128 4.7.2. Thông số vận hành máy đốt nóng....................................................................130 KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 ..........................................................................................133 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................................134 I. Kết luận ..................................................................................................................134 II. Kiến nghị ...............................................................................................................136 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ .................................................137 TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................138 PHỤ LỤC ..................................................................................................................144
vi BẢNG THỨ NGUYÊN VÀ KÝ HIỆU CÁC THÔNG SỐ Ký hiệu Thông số Thứ nguyên ti Nhiệt độ o C b Chiều dày lớp BTN mm λ Độ nhớt Blookfield của BTN Pa.s υ Độ nhớt động của khí cháy m/s2 v Tốc độ m/s, m/phút Q Nhiệt lượng kW/h W/m.K K Độ dẫn nhiệt ~Kcal/m.h.oC h Hệ số tỏa nhiệt W/m2 .oC Hệ số hiệu chuẩn của đầu dò thông S (W/m2)/V lượng nhiệt ρ Mật độ vật liệu kg/m3 C Công suất nhiệt kJ/kg.K Cp Nhiệt dung riêng J/kg.oC J Bức xạ mặt trời W/m2 σ Hệ số Stefan-Boltzman W/(m2.K4) vt Tốc độ truyền nhiệt W/(m2 .K) ω Độ ẩm % W Mức tiêu thụ nhiên liệu kg/h q Mật độ dòng nhiệt W/m2 a Khoảng cách truyền nhiệt cm 𝑚f ̇ Lưu lượng khí cháy kg/s Lf Chiều dài ngọn lửa cm
vii BẢNG CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN Tiêu chuẩn Ngành TCN Tư vấn giám sát TVGS Quy chuẩn Việt Nam QCVN Tài liệu TL Truyền nhiệt TN Bê tông nhựa BTN Bê tông nhựa nóng BTNN Bê tông nhựa chặt BTNC Vật liệu VL Sản phẩm SP Đốt nóng mặt đường ĐNMĐ Sửa chữa mặt đường SCMĐ Phần tử hữu hạn PTHH Giao thông Vận tải GTVT Dự Án DA Chỉ dẫn kỹ thuật CDKT Cộng Hoà Liên Bang CHLB Response surface methodology RSM
viii MỤC LỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1. Bảng thống kê các dạng số liệu vết nứt dọc mặt đường .............................. 6 Bảng 1.2. Bảng thống kê các dạng số liệu vết nứt ngang mặt đường .......................... 7 Bảng 1.3. Bảng thống kê các dạng số liệu vết nứt dạng lưới mặt đường ..................... 8 Bảng 1.4. Thông số kỹ thuật của một số dòng máy đốt nóng điển hình trên thế giới 12 Bảng 1.5. Nhiệt độ quy định của hỗn hợp BTN tương ứng với giai đoạn thi công .. 17 Bảng 1.6. Nhiệt độ các khâu sản xuất và thi công BTN chặt (oC) ............................. 17 Bảng 1.7. Cấp phối hỗn hợp cốt liệu bê tông nhựa chặt (BTNC) .............................. 19 Bảng 1.8. Giá trị nhiệt dung của BTN theo nhiệt độ và loại BTN mặt đường........... 20 Bảng 1.9. Giá trị tỷ trọng của các loại BTNC ............................................................ 20 Bảng 1.10. Các thông số truyền nhiệt của mặt đường BTN....................................... 21 Bảng 1.11. Vận tốc gió trung bình tháng nóng nhất Vtb và hệ số trao đổi nhiệt đối lưu tại bề mặt ngoài αđl ..................................................................................................... 23 Bảng 2.1. Hệ số bức xạ của các loại vật liệu khác nhau ............................................ 49 Bảng 2.2. Nhiệt độ tại các nút ở những thời điểm xét P=1÷15; bước thời gian Δτ = 30 .................................................................................................................................... 55 Bảng 3.1. Xác định kích thước của tấm đốt nóng theo kích thước hư hỏng mặt đường……………………...........................................................................................65 Bảng 3.2. Giá trị nhiệt độ và mật độ dòng nhiệt theo các thời điểm đốt nóng ........... 66 Bảng 3.3. Giá trị nhiệt độ lớp BTN bề mặt và dòng nhiệt theo thời gian gia nhiệt ... 67 Bảng 3.4. Giá trị nhiệt độ lớp BTN T5 và dòng nhiệt bức xạ, theo thời gian gia nhiệt .................................................................................................................................... 68 Bảng 3.5. Giá trị nhiệt lượng bức xạ phụ thuộc vào khoảng cách truyền nhiệt ......... 69 Bảng 3.6. Giá trị nhiệt lượng, theo khoảng cách truyền nhiệt được xác định ........... 70 Bảng 3.7. Các thông số vật lý đặt trưng của khí nhiên liệu và vật liệu khoang cháy 81 Bảng 4.1. Thông số thiết bị đo nhiệt độ mặt đường………………………………………..90 Bảng 4.2. Thông số nhiệt kế hồng ngoại .................................................................... 91 Bảng 4.3. Thông số máy cắt mặt đường BTN ............................................................ 91 Bảng 4.4. Thông số quạt gió công nghiệp .................................................................. 92 Bảng 4.5. Mức và khoảng biến thiên các yếu tố đầu vào dạng bậc 1 ...................... 112 Bảng 4.6. Giá trị Z1, Z2, Z3 được chạy ngẫu nhiên từ phần mềm Minitab 21 .......... 112 Bảng 4.7. Giá trị các biến của ma trận thực nghiệm bậc 1 ....................................... 113 Bảng 4.8. Bảng giá trị thống số đầu vào và đầu ra chạy phần mềm Minitab 21 ...... 113 Bảng 4.9. Mức và khoảng biến thiên các yếu tố đầu vào dạng bậc 2 ...................... 115
ix Bảng 4.10. Ma trận thực nghiệm và kết quả thực nghiệm ở dạng mã hóa ............... 116 Bảng 4.11. Giá trị các hệ số hồi quy của hàm Y1 ..................................................... 117 Bảng 4.12. Giá trị các hệ số hồi quy của hàm Y2 ..................................................... 119 Bảng 4.13. Giá trị các hệ số hồi quy của hàm Y3 ..................................................... 121 Bảng 4.14. Giá trị các hệ số hồi quy của hàm Y4 ..................................................... 123 Bảng 4.15. Bảng phương trình hồi quy đơn mục tiêu .............................................. 125 Bảng 4.16. Mục tiêu tối ưu và miền ràng buộc ........................................................ 126 Bảng 4.17. So sánh các thông số làm việc của lý thuyết và thực nghiệm ................ 128
x MỤC LỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1. Các vết nứt dọc và ngang tuyến đường ........................................................ 6 Hình 1.2. Biến dạng nứt dạng mai rùa.......................................................................... 7 Hình 1.3. Biến dạng nứt bẻ khóa khối .......................................................................... 7 Hình 1.4. Xác định các kích thước phổ biến của vết nứt dạng lưới ............................. 8 Hình 1.5. Bong tróc lớp bề mặt BTN trên mặt đường.................................................. 8 Hình 1.6. Hư hỏng mặt đường dạng ổ gà ..................................................................... 9 Hình 1.7. Công nghệ vá nguội mặt đường BTN ........................................................ 10 Hình 1.8. Các công đoạn gia nhiệt và xới trộn mặt đường BTN đã mềm hóa ........... 11 Hình 1.9. Thi công thử nghiệm máy LJ-80 (Trung Quốc) ......................................... 13 Hình 1.10. Hình ảnh máy đốt nóng mặt đường MĐN.01........................................... 15 Hình 1.11. Quá trình đốt nóng tấm đốt nóng của máy MĐN.01 ................................ 15 Hình 1.12. Cấu tạo, chiều dày các lớp BTN mặt đường ............................................ 19 Hình 1.13. Hệ số dẫn nhiệt theo nhiệt độ và thành phần cấp phối BTN .................... 21 Hình 1.14. Vị trí đặt đầu đo nhiệt độ theo chiều sâu mặt đường................................ 22 Hình 1.15. Nhiệt độ tại các đầu đo và nhiệt độ mô phỏng bằng mô hình toán .......... 24 Hình 1.16. Giá trị nhiệt độ thay đổi trên mặt đường .................................................. 25 Hình 1.17. Mô hình truyền nhiệt qua các lớp BTN .................................................... 26 Hình 1.18. Nhiệt độ lớp BTN theo chiều sâu mặt đường ........................................... 27 Hình 1.19. Phân tích nhiệt độ đo và nhiệt độ tính toán theo thời gian ....................... 27 Hình 1.20. Biểu đồ nhiệt độ khi gia nhiệt mặt đường ................................................ 28 Hình 1.21. Biểu đồ nhiệt độ khi gia nhiệt bằng phương pháp sử dụng khí nóng và .. 29 Hình 1.22. Mối quan hệ giữa kích thước lỗ gốm và hệ số dư không khí đến nhiệt độ của đầu đốt .................................................................................................................. 32 Hình 1.23. Ảnh hưởng của việc pha trộn O2 bằng N2 với nhiên liệu propan đến chiều dài ngọn lửa khí cháy.................................................................................................. 33 Hình 1.24. Ảnh hưởng của tỷ lệ của N2 và CO2 đến mức độ oxy hóa ....................... 34 Hình 1.25. Mô hình ngọn lửa khuếch tán qua khe hở 2 chiều ................................... 34 Hình 1.26. Nhiệt độ phân bố theo chiều sâu mặt đường ............................................ 35 Hình 1.27. Phổ nhiệt độ mặt đường khi sử dụng 3 phương pháp............................... 36 Hình 1.28. Mô phỏng nhiệt độ của tấm đốt nóng phụ thuộc vào diện tích ................ 38 Hình 1.29. Quy trình gia nhiệt của máy đốt nóng với độ sâu truyền nhiệt 45 mm .... 39 Hình 1.30. Sơ đồ gia nhiệt mặt đường, nhiệt độ ở 12 phần tử S1÷S12 ...................... 39 Hình 1.31. Máy đốt nóng mặt đường bằng bức xạ hồng ngoại .................................. 40 Hình 1.32. Ảnh hưởng của vận tốc dòng khí đến các thông số đầu ra (mục tiêu) ..... 41 Hình 1.33. Sơ đồ cấu tạo tổng thể thiết bị gia nhiệt ................................................... 41
xi Hình 1.34. Thiết bị được chế tạo để kiểm chứng tính toán lý thuyết ......................... 42 Hình 2.1. Sơ đồ truyền nhiệt từ máy đốt móng………………………..................................47 Hình 2.2. Các giai đoạn quá trình truyền nhiệt từ máy đốt nóng xuống mặt đường .. 47 Hình 2.3. Mô hình bức xạ truyền nhiệt từ máy đốt nóng xuống mặt đường .............. 48 Hình 2.4. Truyền nhiệt đối lưu trong không gian hẹp ................................................ 49 Hình 2.5. Mô hình truyền nhiệt xuống mặt đường ..................................................... 50 Hình 2.6. Rời rạc hóa tổng thể môi trường truyền nhiệt ............................................ 51 Hình 2.7. Phân bố các phần tử truyền nhiệt trong lớp BTN (5 cm) ........................... 52 Hình 2.8. Đồ thị mô tả nhiệt độ mặt đường theo nhiệt độ tấm đốt ứng với các thời điểm gia nhiệt (P1÷P15) ứng với khoảng cách truyền nhiệt a = 5 cm ................................ 57 Hình 2.9. Sơ đồ ngọn lửa hỗn hợp khí gas-không khí chảy tầng ............................... 58 Hình 2.10. Sự phân bố chiều dài ngọn lửa theo sự thay đổi của vận tốc dòng khí .... 59 Hình 2.11. Sơ đồ ngọn lửa hỗn hợp khí gas-không khí chảy rối................................ 60 Hình 2.12. Mối quan hệ giữa chiều dài ngọn lửa theo áp suất và lưu lượng khí cháy 61 Hình 2.13. Mô hình ngon lửa trong không gian khoang cháy. ................................... 62 Hình 3.1. Không gian khoang cháy của máy đốt nóng……………………………………64 Hình 3.2. Xác định kích thước tấm đốt nóng mặt đường ........................................... 65 Hình 3.3. Đồ thị mô tả giá trị dòng nhiệt bức xạ xuống mặt đường .......................... 66 Hình 3.4. Nhiệt độ bề mặt và dòng nhiệt bức xạ theo thời gian gia nhiệt .................. 67 Hình 3.5. Nhiệt độ lớp BTN dưới cùng và dòng nhiệt bức xạ theo thời gian gia nhiệt .................................................................................................................................... 68 Hình 3.6. Dòng nhiệt của MĐN theo khoảng cách truyền nhiệt và nhiệt độ ............. 69 Hình 3.7. Đồ thị phân bố nhiệt độ theo chiều sâu ứng với các nhiệt độ ban đầu của thiết bị Tm = 800 oC; Tm= 700 oC; Tm= 650 oC; Tm= 600 oC .............................................. 71 Hình 3.8. Sơ đồ phân lưới phần tử hữu hạn của mô hình truyền nhiệt ...................... 72 Hình 3.9. Kết quả mô phỏng nhiệt độ mặt đường ...................................................... 72 Hình 3.10. Nhiệt độ của các lớp BTN mịn có chiều dày 5 cm ................................... 73 Hình 3.11. Giá trị nhiệt độ phân bố theo chiều sâu của mặt đường theo phần mềm Ansys .......................................................................................................................... 73 Hình 3.12. Cấu tạo máy đốt nóng (a) và mặt cắt dọc khoang cháy nhiên liệu (b) ..... 74 Hình 3.13. Sơ đồ mô hình ngọn lửa hỗn lưu tại tấm gốm bức xạ nhiệt ..................... 75 Hình 3.14. Nhiệt độ theo chiều dày của tấm gốm ...................................................... 76 Hình 3.15. Sự phụ thuộc tốc độ dòng nhiên liệu và nhiệt độ của ngọn lửa ............... 76 Hình 3.16. Nhiệt độ của ngọn lửa khí cháy thay đổi theo tốc độ dòng khí ................ 76 Hình 3.17. Sơ đồ mỏ đốt lồng ống của MĐN ............................................................ 77 Hình 3.18. Đồ thị giá trị lượng tiêu hao nhiên liệu và chiều dài ngọn lửa lý thuyết .. 79 Hình 3.19. Giá trị của vận tốc trong lỗ gốm theo lượng tiêu hao nhiên liệu .............. 80
xii Hình 3.20. Khai báo các thông số đầu vào của phần mềm Ansys fluents.................. 81 Hình 3.21. Mô tả véc tơ hướng chuyển động của dòng khí cháy. .............................. 81 Hình 3.22. Tốc độ dòng khí cháy và nhiệt độ của ngọn lửa. ...................................... 82 Hình 3.23. Chiều dài ngọn lửa và tốc độ phun nhiên liệu. ......................................... 82 Hình 3.24. Mô phỏng áp suất khi cháy và nhiệt độ ngọn lửa qua tấm gốm nhiệt ...... 83 Hình 3.25. Sự phụ thuộc giữa áp lực khí cháy và chiều dài ngọn lửa tại các đường kính khác nhau của vòi phun. ............................................................................................. 83 Hình 4.1. Quy trình thực nghiệm máy đốt nóng mặt đường………………………….86 Hình 4.2. Quy trình thực nghiệm máy đốt nóng mặt đường ...................................... 88 Hình 4.3. Đầu đo cảm biến nhiệt ................................................................................ 89 Hình 4.4. Hình ảnh và phạm vị hoạt động của nhiệt kế hồng ngoại .......................... 90 Hình 4.5. Máy cắt mẫu BTN trên mặt đường ............................................................. 91 Hình 4.6. Quạt gió mô phỏng cấp gió và đồng hồ đo gió .......................................... 91 Hình 4.7. Sử dụng thiết bị cân định lượng để xác định lượng gas ............................. 92 Hình 4.8. Kích vít thay đổi chiều cao tấm đốt nóng ................................................... 92 Hình 4.9. Cơ cấu kích vít nâng chiều cao của tấm đốt nóng từ 3÷7 cm .................... 93 Hình 4.10. Chuẩn bị mặt bằng thực nghiệm MĐN tại mặt đường ............................. 93 Hình 4.11. Sơ đồ cắt đường BTN được cắt bỏ và khoan lỗ để đặt đầu đo ................. 93 Hình 4.12. Sơ đồ đặt đầu đo cảm biến nhiệt độ ......................................................... 94 Hình 4.13. Bề mặt đặt 5 đầu đo vào các lỗ khoan và hình ảnh kết nối máy tính ....... 94 Hình 4.14. Giao diện phần mềm đo nhiệt độ mặt đường ........................................... 95 Hình 4.15. Cài đặt các dữ liệu nhiệt độ và kiểm tra nhiên liệu ban đầu..................... 95 Hình 4.16. Đồ thị mô tả giá trị nhiệt độ tại các lớp BTN theo thời gian gia nhiệt ..... 96 Hình 4.17. Sơ đồ gia nhiệt gián đoạn từ MĐN xuống mặt đường ............................. 97 Hình 4.18. Chế độ gia nhiệt trên máy ứng với nhiệt độ duy trì Tm = 600 oC ............. 97 Hình 4.19. Chế độ gia nhiệt trên máy ứng với nhiệt độ duy trì Tm = 650 oC ............. 98 Hình 4.20. Chế độ gia nhiệt trên máy ứng với nhiệt độ duy trì Tm = 700 oC ............. 99 Hình 4.21. Chế độ gia nhiệt trên máy ứng với nhiệt độ duy trì Tm = 750 oC ........... 100 Hình 4.22. Chế độ gia nhiệt trên máy ứng với nhiệt độ duy trì Tm = 800 oC ........... 101 Hình 4.23. Chế độ gia nhiệt trên máy ứng với chế độ gió cấp 2, a=4 cm, Tm = 700oC .................................................................................................................................. 102 Hình 4.24. Chế độ gia nhiệt trên máy ứng với chế độ gió cấp 4, a=4 cm, Tm = 700oC .................................................................................................................................. 103 Hình 4.25. Chế độ gia nhiệt trên máy ứng với nhiệt độ duy trì Tm = 700 oC (a= 30 mm) .................................................................................................................................. 104 Hình 4.26. Chế độ gia nhiệt trên máy ứng với nhiệt độ duy trì Tm = 700 oC (a=50 mm) .................................................................................................................................. 105
xiii Hình 4.27. Sơ đồ khối thực hiện quy hoạch tối ưu hóa đa mục tiêu ........................ 106 Hình 4.28. Sơ đồ mô hình bài toán hộp đen ............................................................. 111 Hình 4.29. Biểu đồ Pareto hệ số hồi quy Y1 ........................................................... 117 Hình 4.30. Ảnh hưởng của X1, X2 đến Y1 …………………………………………………117 Hình 4.31. Ảnh hưởng của X1, X3 đến Y1 ............................................................ 118 Hình 4.32. Ảnh hưởng của X2, X3 đến Y1………………………………………………….118 Hình 4.33. Đồ thị tối ưu giá trị hàm mục tiêu Y1 ..................................................... 118 Hình 4.34. Biểu đồ Pareto hệ số hồi quy Y2 ........................................................ 119 Hình 4.35. Ảnh hưởng của X1, X2 đến Y2………………………………….………………119 Hình 4.36. Ảnh hưởng của X1, X3 đến Y2 ........................................................ 120 Hình 4.37. Ảnh hưởng của X2, X3 đến Y2…………………………………………………..120 Hình 4.38. Đồ thị tối ưu giá trị hàm mục tiêu Y2 ..................................................... 120 Hình 4.39. Biểu đồ Pareto hệ số hồi quy Y3 .......................................................... 121 Hình 4.40. Ảnh hưởng của X1, X2 đến Y3 ………………………………………………….121 Hình 4.41. Ảnh hưởng của X1, X3 đến Y3 ............................................................. 122 Hình 4.42. Ảnh hưởng của X2, X3 đến Y3………………………………………………….122 Hình 4.43. Đồ thị tối ưu giá trị hàm mục tiêu Y3 ..................................................... 122 Hình 4.44. Biểu đồ Pareto hệ số hồi quy Y4 .......................................................... 123 Hình 4.46. Ảnh hưởng của X1, X3 đến Y4 ........................................................... 124 Hình 4.47. Ảnh hưởng của X2, X3 đến Y4………………………...…………………………124 Hình 4.48. Đồ thị tối ưu giá trị hàm mục tiêu Y4 ..................................................... 124 Hình 4.49. Đồ thị tối ưu hóa đa mục tiêu từ thực nghiệm ........................................ 127 Hình 4.50. Cấu tạo tổng thể của máy đốt nóng MĐN.01 ......................................... 129 Hình 4.51. Cấu tạo khoang cháy của máy đốt nóng ................................................. 129 Hình 4.52. Cấu tạo bề mặt các tấm gốm nhiệt của máy MĐN.01 ............................ 130 Hình 4.53. Các bộ phận máy đốt nóng mặt đường của máy MĐN.01 ..................... 130 Hình 4.54. Các máy đốt nóng đã sử dụng ở Việt Nam ............................................ 132 Hình 4.55. Cấu tạo bề mặt bức xạ của tấm đốt nóng của một số máy ..................... 132
1 MỞ ĐẦU 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA LUẬN ÁN Theo số liệu thống kế của tổng cục đường bộ thì hệ thống đường bộ Việt Nam hiện có tổng chiều dài 570.448 km, trong đó quốc lộ chiếm 24.136 km; đường cao tốc chiếm 816 km; đường tỉnh chiếm 25.741 km; đường huyện chiếm 58.347 km; đường đô thị 26,953 km; đường xã 144.670 km; đường thôn xóm 181.188 km; và đường nội đồng 108.597 km. Theo tổng cục đường bộ kinh phí dự trù cho hoạt động bảo dưỡng, bào trì, sửa chữa đường bộ là 25.000 tỷ VNĐ/năm .Tuy nhiên, nguồn lực hạn hẹp nên thực tế nguồn ngân sách hàng năm chi cho công tác động bảo dưỡng, bào trì, sửa chữa đường bộ là khoảng 9.000 tỷ VNĐ/năm trong đó (khoảng 2000 tỷ VNĐ chi cho công tác bảo dưỡng, 7000 tỷ VNĐ chi cho công tác sửa chữa thường xuyên). Công tác duy tu, sửa chữa, bảo trì, bảo dưỡng đường bộ là hết sức quan trọng, duy trì kỹ thuật, khai thác và đảm bảo ATGT; các kết quả nghiên cứu thực tế của các nước trên thế giới cho thấy, chi 1 đồng cho bảo trì đường bộ sẽ tiết kiệm được 3 đồng khi phải đầu tư xây dựng mới các tuyến đường. Trong khi đó, vốn bảo trì đường bộ hàng năm chiếm khoảng 1% tổng giá trị tài sản đường bộ. Theo tiêu chuẩn cơ sở (TCCS) 07.2013 của Tổng cục Đường bộ về công tác duy tu bảo dưỡng, bảo trì, sửa chữa mặt đường bê tông nhựa (BTN) thì công việc sửa chữa thường xuyên mặt đường chiếm một tỷ trọng lớn bao gồm các công việc như: Vá ổ gà, sửa chữa các vết nứt, vết lún…Sửa chữa mặt đường bằng phương pháp đốt nóng tại chỗ có nhiều ưu điểm như do tận dụng được vật liệu của mặt đường cũ nên tiết kiệm được 30% lượng BTN cấp mới, có tính liền mạch không tạo mép liên kết của mặt đường, không ảnh hưởng đến các công trình ngầm, phù hợp với việc sửa chữa những hư hỏng có diện tích nhỏ, các khu vực mép cống thoát nước, hố ga. Với những ưu điểm nổi bật như trên, công nghệ sửa chữa mặt đường bằng phương pháp đốt nóng rất phù hợp với công tác bảo trì và sửa chữa nhỏ mặt đường. Trong phương pháp sửa chữa nóng mặt đường việc vận hành máy đốt nóng (MĐN) cần truyền nhiệt cho mặt đường BTN đến nhiệt độ nhằm đảm bảo chất lượng lớp BTN tái chế dưới ảnh hưởng của điều kiện của môi trường đồng thời thỏa mãn chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của máy. Do đó, cần nghiên cứu xác định các thông số làm việc hợp lý của máy đốt nóng MĐN mặt đường cỡ nhỏ trong điều kiện khai thác thực tế tại Việt Nam làm cơ sở cho việc vận hành máy có hiệu quả, tiết kiệm nhiên liệu, giảm thời gian thi công đồng thời đảm bảo được chất lượng mặt đường sau khi sửa chữa. Vì vậy, luận án “Nghiên cứu xác định các thông số làm việc hợp lý của máy đốt nóng mặt đường bê tông nhựa cỡ nhỏ khi sửa chữa đường ô tô ở Việt Nam” có tính cấp thiết và tính thực tiễn cao.
2 2. MỤC TIÊU CỦA LUẬN ÁN - Xác định được các thông số làm việc của MĐN mặt đường như: nhiệt độ cần đốt nóng, thời gian đốt nóng, khoảng cách đốt nóng và các thông số kết cấu nhằm đảm bảo chất lượng mặt đường sửa chữa và tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất. - Xây dựng cơ sở khoa học cho việc vận hành có hiệu quả và thiết kế, chế tạo máy đốt nóng thay thế thiết bị nhập ngoại. 3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU a) Đối tượng nghiên cứu MĐN mặt đường cỡ nhỏ có kích thước tấm đốt nóng ≤ 1 m2, di chuyển đẩy tay do công nhân thực hiện, đốt nóng bằng nguyên lý bức xạ hồng ngoại sử dụng nhiên liệu khí gas, phục vụ công tác sửa chữa nhỏ mặt đường BTN. Máy có ký hiệu là MĐN.01 là sản phẩm của đề tài NCKH cấp Trường trọng điểm do NCS thực hiện trong thời gian nghiên cứu luận án. - Máy đốt nóng được cấu tạo từ 9 bộ phận: 1 2 3 4 5 6 Máy đốt nóng mặt đường cỡ nhỏ MĐN.01 1. Bình nhiên liệu, 2 Giá đỡ cách nhiệt, 3 Vỏ tấm đốt, 4,7 Bánh xe, 5 Tấm đốt nóng, 6 Quạt gió, 8. Bộ điều khiển nhiên liệu, 9. Tủ điện b) Phạm vi nghiên cứu - Máy sử dụng để sửa chữa các vết nứt, hư hỏng có kích thước ≤ 0,5 m2 trên mặt đường BTN. Phạm vi đối tượng đốt nóng là mặt đường BTN loại nhựa đường 60/70 độ hạt C12,5 bị hư hỏng nhỏ còn khả năng tái chế nóng. 4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm và khảo sát, cụ thể như sau: a) Nghiên cứu lý thuyết - Xây dựng mô hình bài toán truyền nhiệt bức xạ từ máy đốt nóng xuống mặt đường và truyền nhiệt không ổn định trong các lớp BTN bằng phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) để thiết lập phương trình ma trận truyền nhiệt nhằm xác định sơ bộ khoảng
3 giá trị các thông số: Nhiệt độ, thời gian và khoảng cách đốt nóng, nghiên cứu lý thuyết cháy của ngọn lửa để xác định các thông số kết cấu của khoang cháy đây là cơ sở cho việc chế tạo máy MĐN.01, đồng thời là các thông số vận hành của máy khi thực nghiệm nhằm giảm số lượng bài thí nghiệm. b) Nghiên cứu thực nghiệm - Chế tạo máy đốt nóng với mục đích thực nghiệm để xác định các thông số liên quan nhằm kiểm chứng và xác định chính xác các thông số làm việc của máy. - Thực nghiệm trên máy đốt nóng theo ma trận thực nghiệm được thiết lập theo phương pháp Taguchi gồm: xác định số thí nghiệm, số lần lặp, các thông số đầu vào: Nhiệt độ tấm đốt nóng, khoảng cách truyền nhiệt, vận tốc gió và xác định các thông số đầu ra cần đạt được (nhiệt độ các lớp BTN, thời gian truyền nhiệt, tiêu hao nhiên liệu). c) Nghiên cứu khảo sát - Áp dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm tối ưu bề mặt chỉ tiêu thuật ngữ tiếng Anh “Response Surface Methods” (RSM), ứng dụng phần mềm minitab để xây dựng các phương trình hồi quy của hàm mục tiêu và khảo sát cực trị đa mục tiêu để xác định các thông số kỹ thuật của máy đốt nóng mặt đường. 5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA LUẬN ÁN a) Ý nghĩa khoa học Xác định được nhiệt độ đốt nóng cần thiết khi sửa chữa mặt đường là điều kiện cho việc nghiên cứu bài toán truyền nhiệt không ổn định từ máy xuống mặt đường bằng phương pháp PTHH và lý thuyết cháy của ngọn lửa trong khoang cháy, từ đó xác định được khoảng giá trị thông số làm việc của máy là cơ sở khoa học cho việc chế tạo máy đốt nóng. Thực nghiệm tại hiện trường và sử dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm tối ưu bề mặt chỉ tiêu để xây dựng các phương trình hồi quy của các hàm mục tiêu và khảo sát đồng thời đa mục tiêu là cơ sở khoa học cho việc xác định thông số làm việc của máy thỏa mãn yêu cầu của hàm mục tiêu b) Ý nghĩa thực tiễn Kết quả nghiên cứu của luận án là tài liệu hướng dẫn vận hành máy đốt nóng khi thi công sửa chữa nhỏ mặt đường. Cung cấp cơ sở khoa học cho việc thiết kế và chế tạo máy đốt nóng tại Việt Nam. 6. ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN ÁN a) Nghiên cứu lý thuyết - Sử dụng phương pháp PTHH để giải bài toán truyền nhiệt không ổn định cho thiết bị máy đốt nóng mặt đường với các điều kiện biên của môi trường và đối tượng thi
4 công. Nghiên cứu lý thuyết cháy để xác định thông số kết cấu khoang cháy của máy đốt nóng. b) Nghiên cứu thực nghiệm - Xây dựng ma trận thực nghiệm, áp dụng mô hình bài toán quy hoạch thực nghiệm tối ưu hóa đa mục tiêu cho máy đốt nóng mặt đường để xác định các thông số làm việc hợp lý của máy. c) Kết quả ứng dụng - Bộ thông số làm việc hợp lý của máy đốt nóng mặt đường là cơ sở khoa học cho quá trình vận hành, thiết kế và chế tạo máy đốt nóng mặt đường ở Việt Nam. 7. BỐ CỤC CỦA LUẬN ÁN Bố cục và nội dung nghiên cứu của luận án bao gồm các phần chính sau: Mở đầu Chương 1: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu Tổng quan về những hư hỏng nhỏ phổ biến của mặt đường BTN, tổng quan về công nghệ sửa chữa mặt đường BTN. Xác định nhiệt độ và chiều sâu truyền nhiệt, xác định các điều kiện biên của môi trường truyền nhiệt. Đánh giá tổng quan các kết quả nghiên cứu ở trong và ngoài nước về những vấn đề có liên quan đến luận án như nghiên cứu quá trình truyền nhiệt trong các lớp BTN, nghiên cứu các thông số kỹ thuật của máy đốt nóng mặt đường, nghiên cứu phương pháp gia nhiệt của máy đốt nóng mặt đường. Thông qua việc phân tích các kết quả đã đạt được và định hướng nghiên cứu để nêu lên tính cấp thiết và hình thành các nhiệm vụ nghiên cứu của luận án. Chương 2: Nghiên cứu cơ sở khoa học của quá trình truyền nhiệt và đặc trưng ngọn lửa trong khoang cháy Xây dựng mô hình vật lý của quá trình truyền nhiệt, xác định các giả thiết của bài toán truyền nhiệt, xây dựng mô hình toán truyền nhiệt không ổn định từ máy đốt nóng xuống mặt đường có tính toán đến ảnh hưởng của các điều kiện biên của môi trường truyền nhiệt và đối tượng truyền nhiệt là môi trường BTN. Thiết lập được phương trình ma trận truyền nhiệt bằng phương pháp PTHH. Xây dựng mô hình toán để xác định nhiệt độ của tấm đốt nóng, khoảng cách đốt nóng, thời gian đốt nóng nhằm đạt được nhiệt độ BTN theo yêu cầu. Nghiên cứu đặc trưng của ngọn lửa khí gas, xác định mối quan hệ giữa nhiệt độ ngọn lửa theo chiều dài ngọn lửa, tốc độ dòng khí và lưu lượng khí cháy. Chương 3: Xác định các thông số làm việc của máy đốt nóng mặt đường thông qua nghiên cứu lý thuyết truyền nhiệt và lý thuyết cháy Từ mô hình toán trong chương 2, xác định các thông số kích thước của tấm đốt
5 nóng, khảo sát đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ của tấm đốt nóng và thời gian truyền nhiệt đến nhiệt độ mặt đường khi đốt nóng, đánh giá ảnh hưởng của nhiệt lượng và khoảng cách truyền nhiệt của máy đốt nóng đến nhiệt độ mặt đường, xác định các thông số làm việc của máy như nhiệt độ tấm đốt nóng, thời gian truyền nhiệt, khoảng cách truyền nhiệt thông qua việc khảo sát mô hình truyền nhiệt từ máy đốt nóng xuống mặt đường có ảnh hưởng của các điều kiện biên để đạt được nhiệt độ mặt đường theo yêu cầu, đồng thời mô phỏng giá trị nhiệt độ thông qua phần mềm Ansys để đánh giá độ tin cậy của giá trị được tính toán bằng lý thuyết. Nghiên cứu các thông số đặc trưng của ngọn lửa khí gas để xác định các thông số của khoang cháy nhằm đạt được nhiệt độ của tấm đốt nóng. Chương 4: Nghiên cứu thực nghiệm và xác định thông số làm việc hợp lý bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm tối ưu hóa đa mục tiêu Xây dựng mô hình thực nghiệm bằng máy đốt nóng do Việt Nam chế tạo trên cơ sở việc nghiên cứu lý thuyết. Khảo sát đoạn đường hư hỏng, thực hiện quá trình đốt nóng mặt đường khi thay đổi các thông số đầu vào như: Nhiệt độ tấm đốt nóng, khoảng cách truyền nhiệt, tốc độ gió. Thiết lập các thiết bị đo các thông số thay đổi và các đầu đo cảm biến đo nhiệt độ mặt đường tại các chiều sâu khác nhau. Sử dụng phần mềm để lưu dữ liệu đo nhiệt độ mặt đường. Xác định bộ dữ liệu ma trận thực nghiệm theo lý thuyết quy hoạch thực nghiệm, xây dựng được các phương trình hồi quy của các hàm mục tiêu và tối ưu hóa đa mục tiêu theo phương pháp đáp ứng bề mặt để khảo sát điều kiện cực trị đồng thời của các hàm mục tiêu thông qua phầm mềm Minitab từ đó xác định các thông số đầu vào thỏa mãn các giá trị của hàm mục tiêu. Trên cơ sở đó xác định được bộ thông số hợp lý làm việc của máy.