基于Design Expert的煤系高岭土离心增白试验

黑岱沟矿区矸石的高岭土质量分数高达70%。从煤系资源综合利用的角度出发,利用离心选矿法脱除以铁钛类为主的高密度致色杂质,提高煤系高岭土的煅烧白度。采用Design Expert进行四因素三水平的Box-Behnken正交试验设计;探究离心转速、入料速度、入料浓度和入料时间对煅烧白度及精矿产率的影响,拟合二次方程关系模型;给出煅烧白度及精矿产率与显著因素之间的响应曲面图,发现煅烧白度主要受离心转速影响,随离心转速的增加,煅烧白度先升高后降低,而精矿产率主要受入料时间影响,随入料时间的延长,精矿产率线性增加;最终结合Design Expert模拟结果,探究最佳离心增白试验条件,即离心转速为800 r/min,入料速度为8.4 L/min,入料浓度20%,入料时间100 s时,得到最佳高岭土煅烧白度(78.80%)和精矿产率(86.31%)。

基于Design Expert的喷雾实验与分析

针对无人机低空喷雾状态防止效果不佳的问题,进行雾化装备喷雾实验,并通过Design Expert分析不同超声功率和喷雾压力的情况下雾滴体积中径的大小,建立超声功率和气压值的变化对雾滴体积中径的影响规律模型,优化喷雾工作参数,为防治机器人的喷雾系统设计提供理论依据。

基于Design-Expert的电链锯锯齿结构参数优化

为提高电链锯的锯切效率,对电链锯锯齿的齿形结构参数进行研究,以单位锯切功为电链锯锯切效率的衡量指标,通过对电链锯锯切过程的仿真研究,得出不同结构锯齿的单位锯切功。以电链锯锯齿中的外形前角、侧刃楔角和顶刃楔角等结构参数作为影响因子,采用Box-Benhnken中心组合试验方法设计多因素正交试验,使用Design-expert软件进行数据分析得出最优齿形结构参数组合。研究结果表明,所选取的齿形结构参数对单位锯切功影响程度由大到小顺序依次为外形前角、侧刃楔角、顶刃楔角,并获得最优齿形结构参数组合,外形前角为10.92°、侧刃楔角为45.7°、顶刃楔角为45.41°。

基于Design-Expert的碱激发粉煤灰建筑外墙腻子配合比优化试验研究

为了拓展工业固体废弃物粉煤灰的回收利用途径,减少对环境造成的污染,增加其在筑材料中回收利用率。在建筑外墙腻子中加入碱性激发剂(Ca(OH)_(2)、Na_(2)SiO_(3))、粉煤灰,研究碱性激发剂的激发效果。同时通过Design-Expert设计试验,分析主要组分对腻子漆膜粘结强度、吸水量的影响。结果表明:加入碱性激发剂5%,粉煤灰32.5%时,吸水量减少14%,粘结强度增加43%。乳胶粉对吸水量、粘结强度的影响非常显著(P<0.0001),其次是粉煤灰的加入量。通过加入碱性激发剂、提高乳胶粉占比,粉煤灰掺量能达到32%~65%,原配比中水泥的掺量相对减少0%~16%。

基于ANSYS和Design-Expert的农用挖掘机斗杆机构优化设计

JKW-20山地农用挖掘机斗杆机构存在设计冗余,在保证安全可靠的前提下,为解决斗杆机构材料冗余问题,实现轻量化改进,建立了农用挖掘机挖掘装置斗杆机构耦合模型,通过ANSYS软件静力学仿真及拓扑优化,确定了斗杆机构拓扑优化新结构。由于拓扑优化结构不符合实际生产要求,基于优化结果设计斗杆变量,确定优化目标函数,利用Design-Expert进行斗杆机构尺寸优化求解。由优化结果对比可知:运用Design-Expert优化后的斗杆结构相对原结构具备更轻的质量和更大的强度,该方法不仅节约了JKW-20山地农用挖掘机的生产成本,还可为类似的机构设计提供优化思路。

采用Design-Expert设计进行优化Falcon分选试验

采用Design-Expert6.0软件对Falcon离心重力分选脱硫试验进行了方案设计和试验结果分析;讨论了脱硫试验效果的评价方法,给出了综合脱硫效率与试验影响因素之间的定量关系模型,给出了综合脱硫效率的残差分布以及不同操作变量之间的综合脱硫效率等值线和三维关系;利用Design-Expert6.0对Falcon分选试验条件进行了优化,获得了最佳综合脱硫效率的操作指标.

采用Design-Expert软件优化透水混凝土配合比设计

采用Design-Expert 7.0软件对透水混凝土配合比进行了方案设计和试验结果分析。结果表明,在成型方式相同的情况下,水泥用量、骨料级配和粒径是影响透水混凝土透水性和抗压强度的主要因素,而水灰比对多孔透水混凝土的性能影响较小;使用Design-Expert 7.0软件可以有效的分析不同因素对透水混凝土性能的影响,通过数据分析建立模型,可以得到透水混凝土的优化配合比。

采用Design-Expert软件优化高频气力分选机风量配合设计

采用Design-Expert 7.1.3软件对高频气力分选机的3个风量进行试验方案设计和结果分析。结果表明:在其他操作条件一定的前提下,3个风量对分选效率的影响均为显著;采用Design-Expert 7.1.3软件对3个风量进行正交试验设计,可以有效分析3个风量对高频气力分选机分选效率的影响,并通过试验结果分析建立数学模型,最终得到满足试验要求的风量配合比,最优风量配合比为55∶60∶80。

基于Design-Expert软件设计优化大蒜多糖提取工艺

主要研究大蒜多糖提取的4种影响因素及其交互作用对大蒜多糖提取率的影响,借助于Design-Expert软件设计,优化大蒜多糖提取工艺条件,以期为开发利用大蒜多糖提供参考。采用水煮醇沉法提取大蒜多糖,以苯酚-硫酸法检测其含量,分别考察浸提时间、料液比、浸提温度及浸提次数对大蒜多糖得率的影响。在单因素试验的基础上,利用Design-Expert软件进行四因素三水平Box-Behnken试验设计,建立了大蒜多糖提取率和各因素之间的数学模型。结果表明,提取温度、液料比、提取时间和提取次数的一次项,个别交互项及其二次项对大蒜多糖得率的影响显著,而液料比与提取时间,液料比与提取次数的交互项作用不明显。大蒜多糖提取最优条件最终确定为:提取温度81℃,液料比14∶1(m L/g),提取时间84 min,提取次数2次。

炭循环微电解反应器处理腈纶废水的Design-Expert设计优化

利用Design-Expert 7.1试验设计系统对炭循环微电解反应器处理腈纶废水的试验进行了试验设计和试验结果分析;通过试验设计分析得出了腈纶废水COD去除率与试验影响因素之间的定量关系模型,并得到了腈纶废水COD去除率的残差分布以及在不同影响因素变量之间的COD去除率等值线和三维关系。优化结果表明:利用Design-Expert 7.1对炭循环微电解反应器处理腈纶废水试验条件进行优化,得到了最佳COD去除率的操作条件。

Design-Expert在磨矿试验设计及参数优化中的应用

为了在较小的试验工作量情况下取得可信度高的磨机利用系数与介质充填率、料球比和磨矿时间关系的数学模型,采用Design-Expert 8.0软件对磨矿试验方案进行设计,并对试验结果进行模型拟合和试验验证。结果表明:单因素对磨机利用系数影响的强弱顺序为料球比>介质充填率>磨矿时间,交互作用对磨机利用系数影响的强弱顺序为介质充填率与料球比>料球比与磨矿时间>介质充填率与磨矿时间。在介质充填率取35.79%、料球比取1.12、磨矿时间取42.09 min情况下,磨机利用系数取得最大值,预测值达0.298 t/(m3·h)。Design-Expert 8.0软件推荐的几组优秀参数组合所对应的磨机利用系数预测值与验证试验结果非常接近,说明Design-Expert 8.0软件可以快速、高效、准确地对磨矿试验方案进行设计和参数优化。

基于design-expert软件设计优化动物双歧杆菌培养条件工艺

主要研究培养条件对动物双歧杆菌活菌数的影响,design-expert软件辅助优化设计,以期更好的为双歧杆菌的研究提供基础数据及满足工业化生产需要。采用改良的玉米糖化液为培养基,以活菌数为响应值,选取不同的玉米糖化液浓度、培养温度、接种量和初始p H,借助design-expert软件建立四因素三水平的试验,得到响应值与各因素之间交互作用的数学模型。结果表明:接种量与培养温度一次项显著,4个因素的二次项及玉米糖化液浓度与接种量的交互项显著,其他项不显著。动物双歧杆菌的最佳培养条件分别为:接种量7.4%,玉米糖化液浓度12.0°Bx,初始p H6.5,培养温度37.4℃。

基于Design-Expert的小通道热沉结构优化

主要针对小通道热沉散热效率与尺寸大小的关系,以壁面最高温度和进出口压差为衡量标准进行了研究。设计变量为肋板宽(a)和下槽宽(b),进行了2因素5水平全因子设计,得到25组数据,并通过软件Design Expert进行了响应面模型的建立,将得到的结果进行了显著性分析。结果表明,对最高温度而言,两变量交互项不明显,其F值较小,而对于压降,个别一次项对其没有较大影响,最终确定了热沉模型的最佳尺寸为肋板宽0.5mm,下槽宽0.4375mm,此时壁面最高温度为312.725K,最小压降为220.673Pa。同时得到了对于小通道热沉的最佳通道横截面类型为梯形,这对于研究小通道热沉结构优化是一个普适性规律。

基于Design-expert软件的汽车挡泥板多目标优化

为了解决板料成形中起皱和拉裂的问题,以某汽车挡泥板为研究对象,基于Design-exper软件,建立了摩擦系数、压边力、拉延筋阻力系数与板料拉裂、起皱之间关系的数学模型。并利用该软件进行了多目标优化,得到了最佳的参数组合:摩擦系数为0.13,压边力为350 k N,拉延筋阻力系数为35%。通过有限元模拟和生产实践验证,证明了该方法的可行的。

采用Design-Expert对浮选试验进行设计分析与优化

为了高效准确地确定入料浓度、捕收剂用量、药剂比、充气量等因素对浮选试验的影响及各因素之间的交互作用,以浮选完善指标作为浮选的评定标准,采用Design-Expert8.06软件对浮选试验进行方案设计和试验优化,得出了浮选完善指标与各因素之间的定量关系模型以及等高线图和三维关系图。结果表明:单因素对浮选完善指标影响的强弱顺序为:捕收剂用量>入料浓度>药剂比>充气量;各参数存在交互作用且交互作用对浮选完善指标影响的强弱顺序为:入料浓度与药剂比>入料浓度与捕收剂用量>药剂比与捕收剂用量>入料浓度与充气量>药剂比与充气量>捕收剂用量与充气量。在入料浓度为107.27g/L,药剂比为10.63,捕收剂用量为2.11kg/t、充气量为0.6m^3/h时,得到优化的浮选完善指标为57.39%。该结果与试验验证结果非常接近,证明了Design-Expert8.06软件的可靠性。

基于Design-Expert的混合黄土滤料性能优化

针对西北地区缺水问题,通过海绵城市的建设可以补充西北地区淡水资源的不足。因此,以西北地区特有的黄土作为主要过滤材料,利用Design-Expert软件优化不同滤料配比,研究黄土混合滤料的渗滤性能和污染物去除效率。实验以石英砂、磁铁矿和无烟煤分别与黄土按照5∶5、6∶4、7∶3、8∶2、9∶1的体积比混合,同时以单独黄土滤料作为对照组(共16组),按照30 cm和40 cm的厚度填充至反应器。实验测得混合黄土滤料的渗透系数最大可达2.38×10^(-5) m/s,COD去除率最大可达95.68%。以渗透系数为基础数据,以COD、TN、TP、电导率为目标函数,运用Design-Expert软件优化滤料配制比。优化后的实验结果表明:混合黄土滤料的体积比为V黄土∶V石英砂∶V无烟煤∶V磁铁矿=50∶34∶4∶12时,雨水处理水水质稳定,可达《城市污水再生利用——城市杂用水水质》(GB/T18920-2002)中的城市绿化标准,且模拟结果安全性较高。

Design-Expert在回采工作面瓦斯涌出量预测中的应用研究

针对影响斜沟煤矿18201大采高工作面瓦斯涌出量的4个因素,采用现场实测瓦斯浓度数据分析,通过Design-Expert数值软件,以Central Composite Design研制出5个水平4个因素的试验设计,获得了18201大采高工作面瓦斯涌出量影响因素的二次回归模型,同时进行预测瓦斯涌出量。研究结果表明:预测精度在4.14%~10.57%,基于试验设计的思想的瓦斯涌出量预测更加具有针对性,可以满足现场应用实践应用。

Design-Expert在超临界CO_2萃取工艺优化中的应用

文章介绍了Design-Expert软件的特点;以Design-Expert软件Central Composite Design中心设计响应面法优化超临界CO2萃取茶叶籽饼中山柰酚苷类化合物工艺为例,介绍了Design-Expert软件在工艺优化过程中设计实验的方法,并着重阐述了Design-Expert软件统计分析实验数据的方法和过程。通过比较发现,用Design-Expert软件分析试验数据方便快捷,计算精确,通过建模预测准确的试验最佳条件,使优化的工艺条件更准确。

基于Design-Expert构建烟碱浸提率预测模型的研究

通过析因实验，用Design-Expert构建涉厦浸提时间（A）、浸提温爱（B）、液料比（C）、烟末粒径（D）的烟碱浸提率预测模型。当A=10—120min，B=20—60℃,C=20～60mL／g，D=O．3～1．25mm时得到烟碱浸提率预测模型R（％）=0．5020＋0．0037C，特征参数液料比（C）对烟碱浸提率的影响最为显著，贡献值述91.75％．此模型的拟合度达99．99％．校正决定系数AdjR^2=0．92。烟碱实际浸提率与模型预测浸提率据对误差在5％以内，表踞该模型预测烟碱浸提率可信度高，具有很好的工程应用价值。

基于Design-expert的试验设计与统计课程研究生教学改革实践

为实现农业机械化专业硕士研究生利用课程所学知识解决实际问题能力的培养目标,达到试验设计与统计课程的教学目的,将Design-expert试验设计分析软件引入到试验设计与统计的课程教学中,对教学内容、课程资源、教学模式及考核方式等方面进行了改革实践,提出了翻转课堂+报告+课程论文的教学考核模式。结果表明,课程改革激发学生学习兴趣,调动学生自主性,降低学习难度,提升了学生使用Design-expert完成试验设计与统计分析应用能力,并锻炼了学生的文献查阅、语言表达、写作技能、科学研究等方面的能力,同时提升了学生的综合素质,显著提高了整体教学质量。