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中国农业科技导报 2023 25 4 132 146 Journal of Agricultural Science and Technology 营养液紫外LED杀菌模组仿真与响应面法优化 柯昊纯 李琨 程瑞锋 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所 农业农村部设施农业节能与废弃物处理重点试验室 北京 100081 摘 要 为了研究营养液紫外LED杀菌 ultraviolet LED nutrient solution sterilization UV NSS 模组内紫外辐照 分布并优化其关键结构参数 采用Tracepro光学仿真软件对UV NSS模组进行建模和光线追迹 并以模组管道 内径 管壁厚度 管灯距离及灯条内表面双向反射分布函数 bidirectional reflectance distribution function BRDF 为参数因子 以有效紫外辐照比例 effective UV radiation ratio EURR 和辐照离散度 irradiance dispersion ID 为响应值进行响应面法参数优化 结果表明 当UV NSS模组管道内径28 mm 管壁厚度2 mm 管灯距离4 mm BRDF为0时 其模型EURR为12 14 ID为0 320 6 模型中心位置紫外辐照度模拟值与实测 值仅相差3 68 可准确反映模组内辐照分布情况 基于上述模型开展中心复合有界设计 以响应面法拟合 EURR和ID的二次回归方程 其决定系数分别为0 962 0和0 967 8 拟合显著 P 0 05 以EURR最大化 ID 最小化为目标 结合响应面法与实际情况确定参数因子的最优组合为管道内径50 mm 管壁厚度3 mm 管灯距 离0 6 mm BRDF为0 55 代入模型后EURR为32 11 较优化前提升了164 50 ID为0 317 8 较优化前降低 了0 87 采用该参数制造UV NSS模组 其紫外辐照度实测值与模拟值仅相差1 73 关键词 紫外杀菌 Tracepro 模型 中心复合有界设计 参数优化 doi 10 13304 j nykjdb 2022 1068 中图分类号 S221 文献标志码 A 文章编号 1008 0864 2023 04 0132 15 Simulation and Optimization on Ultraviolet LED Nutrient Solution Sterilization Module Based on Response Surface KE Haochun LI Kun CHENG Ruifeng Key Laboratory of Energy Conservation and Waste Management of Agricultural Structures of Ministry of Agriculture and Rural Affairs Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculture Chinese Academy of Agricultural Sciences Beijing 100081 China Abstract In order to reveal the influence of structural parameters on distribution of ultraviolet radiation in the ultraviolet LED nutrient solution sterilization UV NSS module and optimize key structural parameters the engineering software Tracepro was used to model and ray trace the UV NSS module The inner diameter of tube the thickness of tube wall the tube lamp distance and the bidirectional reflectance distribution function BRDF of the inner surface of light bar were the parameter factors the effective UV radiation ratio EURR and the irradiance dispersion ID were the response The results showed that when the UV NSS module model had the tube inner diameter of 28 mm the tube wall thickness of 2 mm the tube lamp distance of 4 mm and the BRDF of 0 its EURR was 12 14 ID was 0 320 6 and the difference between the simulated value and the measured value of ultraviolet irradiance was only 3 68 which meaned that the model could accurately show the irradiance distribution in the module Based on the model the central composite bounded design was carried out and the response surface was used to analyze the quadratic regression equations of EURR and ID Their determination coefficients were 0 962 0 收稿日期 2022 12 07 接受日期 2023 02 13 基金项目 国家重点研发计划项目 2020YFB0407902 陕西省重点研发计划项目 2022ZDLNY03 01 江苏省科技项目 BE2020401 联系方式 柯昊纯 E mail kehaochun 通信作者 李琨 E mail likun 程瑞锋 E mail chengruifeng 4 期 柯昊纯等 营养液紫外LED杀菌模组仿真与响应面法优化 and 0 967 8 respectively which meaned the fitting was significant P 0 05 With the goal of maximizing EURR and minimizing ID the optimal combination of parameter factors was determined with response surface under the consideration of actual situation the inner diameter of tube was 50 mm the thickness of tube wall was 3 mm the tube lamp distance was 0 6 mm BRDF was 0 55 After being substituted into model its EURR and ID were 32 11 and 0 317 8 which increased and decreased by 164 50 and 0 87 compared with before optimization respectively Using these parameters to manufacture the UV NSS module the difference between the measured value and the simulated value of the ultraviolet irradiance was only 1 73 Key words UV sterilization Tracepro model central composite inscribed design parameter optimization 植物工厂是在洁净环境中使用人工光源和无 土栽培技术进行高效种植的农业设施 1 近年来 广泛应用于高可溶性糖 高维生素C 低硝酸盐的 高品质蔬菜生产 2 6 产品洁净安全是植物工厂相 对其他种植模式的重要优势 空气 水 种子 物 料及人员在进入植物工厂前均需经过净化环节 为植物工厂的洁净生产提供保障 7 尽管如此 植物工厂中还是不可避免地存在 微生物 8 植物工厂的营养液在供给植物营养的 同时 也为微生物提供了良好的生存环境 9 成为 植物工厂中最易受微生物污染的部分 8 李倩 10 研 究发现 每毫升营养液中的微生物数量可达10 3 59 10 5 02 个 涉及30个门 411个属 包含地中海假单胞 菌 Pseudomonds mediterranea 链格孢菌 Alternaria alternata 尖孢镰刀菌 Fusarium oxysporum 黄曲 霉菌 Aspergillus flavus 和黑曲霉菌 Aspergillus niger 等多种病原菌 研究表明 植物工厂营养液 中的黄单胞菌属 Xanthomonas 可以导致油菜 甘蓝等多种十字花科作物黑腐病 使辣椒等茄 科作物叶片生长不良 影响其光合作用 降低产 量 11 密歇根棒状杆菌密歇根亚种 Clavibacter michiganensis spp Michiganensis 会导致番茄细菌 性溃疡病 对番茄的生长发育危害极大 12 波纹假 单胞菌 Pseudomonas corrugata 和边缘假单胞菌 Pseudomonas marginalis 会引起番茄植株倒伏乃 至叶片维管束褐变 髓部塌陷及枯萎 13 青枯菌 Ralstonia solanacearum 能感染番茄 辣椒等多种 作物 造成青枯病 14 严重威胁作物的生长发育和 产品的洁净安全 因此 为了保障产品质量 有必 要对植物工厂营养液进行杀菌消毒 开展消毒 工艺优化研究 紫外杀菌因其广谱 高效 非接触及副产物少 等优点 被广泛用于营养液杀菌 可以有效杀死各 种营养液中的细菌 Acher等 15 使用254 nm紫外 线进行营养液杀菌 使高粱的鲜重达到对照组的 227 Zhang等 16 使用不同剂量的紫外线进行营养 液杀菌后 瓜果腐霉 Pythium Aphanidermatum 和 总菌群数量显著减少 因此 大量采用汞灯为紫 外线发射源的营养液杀菌装置被开发并投入使 用 17 19 然而 汞灯中含有重金属汞 根据我国签 署的 水俣公约 汞灯的生产和贸易面临全面禁 止 因此 采用紫外LED Ultraviolet LED UV LED 替代汞灯进行营养液杀菌已成为重要研究方 向 Wang等 20 使用30 W功率的UV LED装置对 营养液杀菌70 s 取得94 的杀菌率 Tsunedomi 等 21 使用385 nm的UV LED对植物工厂营养液进 行杀菌 杀菌率达到99 以上 尽管上述UV LED杀菌装置均有一定效果 但由于UV LED发光效率较低 22 23 不足20 24 亟需对UV LED杀菌装置的工艺和参数进行优化 以提高杀菌效率 Kim等 25 考察UV LED营养液 杀菌装置在不同流速和功率下对营养液的杀菌效 果 发现减小流速或增加功率均能提升装置杀菌 能力 Hessling等 26 采用单颗UV LED设计杀菌 装置并测试 发现最高20 L h 1 的流速可以使灭 菌率达到99 9 此外 由于紫外光穿透力低 传 播距离近 装置的形状 尺寸 照射距离及液体厚 度等也会对消毒效果产生明显影响 27 Oguma 等 28 设计了圆柱形UV LED杀菌装置 改变UV LED间距并测试杀菌效果 发现不同间距下的杀 菌效果差异较大 吴燕涛 29 采用有限元分析和流 体模拟技术 computational fluid dynamics CFD 探 究果汁的紫外杀菌参数 发现照射距离2 cm 液 层厚度8 mm 果汁流速8 m s 1 时紫外杀菌效果 较好 已有研究多集中在对流速 辐照时间及辐照 度等杀菌工艺参数的优化上 缺乏对杀菌装置结 构设计与关键参数互作的研究 本研究开发了 1种UV LED营养液杀菌模组 对其多项结构参数 及其互作效应对紫外辐照分布的影响进行研究 133 中国农业科技导报 25 卷 通过响应面法优化确定最优参数组合并验证 为 UV LED营养液杀菌装置的节能增效提供科学依 据 为植物工厂中蔬菜的洁净生产提供技术保障 1 材料与方法 1 1 UV LED营养液杀菌模组 本研究开发了1种UV LED营养液杀菌 Ultraviolet LED nutrient solution sterilization UV NSS 模组 图1 其主要组成部分包括UV LED 灯条 石英管 固定装置和电源等 其中 灯条 上的UV LED由山西中科潞安紫外光电科技有 限公司提供 型号Z 35DFBNC 0015A1 设计功 率0 2 W 辐照功率4 mW UV LED灯条由60颗 上述灯珠以9 mm间隔焊接在铝基板 600 mm 16 6 mm 1 mm 上组成 石英管内径28 mm 壁 厚2 mm 长度600 mm 固定装置为3D打印定制 零件 可将8根UV LED灯条固定在石英管外 距管壁4 mm 1 2 UV NSS模组光学参数测定 为确定UV NSS模组模型关键光学参数 对 模组UV LED灯珠光谱及石英管透过率进行 测定 1 2 1 UV LED灯珠光谱测定 采用紫外光谱仪 Avaspec uls2048xl rs evo ua 25 荷兰Avantes公 司 对1 1中所用UV LED灯珠光谱进行测量 其 发射波峰为274 nm 半波宽13 nm 图2 A UV NSS模组正面 B UV NSS模组斜侧面 1 UV LED灯条 2 UV LED灯珠 3 石英管 4 固定装置 A Front of UV NSS module B Oblique side of UV NSS module 1 UV LED bar 2 UV LED beads 3 Quartz tube 4 Fixtures 图1 UV NSS模组 Fig 1 Pictures of UV NSS module 图 2 UV LED光谱图 Fig 2 Spectrum of UV LED 134 4 期 柯昊纯等 营养液紫外LED杀菌模组仿真与响应面法优化 1 2 2 石英管紫外透过率测定 采用1 1中所述 UV LED灯珠构建测量灯板 直径130 mm 灯珠 24颗 最大功率4 8 W 图3A 将紫外光谱仪探 头垂直固定在距测量灯板中心下方50 mm的平面 上 探头上方5 mm处放置与试验用石英管规格相 同的半圆形石英片 图3B 调整测量灯板功率 分别测量石英片遮盖前 后的辐照度 石英管紫 外透过率计算公式如式 1 T E e1 E e2 1 式中 E e1 为遮盖石英片后的辐照度 E e2 为遮 盖石英片前的辐照度 T为透过率 遮盖前后紫 外辐照度及透过率如表1所示 经计算石英管的 平均紫外透过率为0 930 1 3 UV NSS模组模型构建及验证 采用TracePro光学仿真软件对UV LED灯珠 发光 模组内光路 紫外辐照度分布及其均匀性进 行仿真模拟 该软件可实现模型构建 光学仿真 及仿真结果分析 广泛应用于灯具设计和照明系 统设计 1 3 1 UV LED灯珠模型 根据研究所用UV LED芯片规格 将其模型设为0 5 mm 0 5 mm 0 1 mm的立方体 设置其中1个0 5 mm 0 5 mm 的面为发光面 根据所用UV LED规格书 将其 发光模式设为Lambertian发光场型 辐照功率 4 mW 根据1 2 1中测量结果 将其发射波峰 A UV LED测量灯板 B 石英管紫外透过率测量装置 1 UV LED测量灯板 2 与试验用石英管规格相同的半圆形石英片 3 紫外光 谱仪的测量探头 A UV LED measurement board B UV transmittance measurement device for quartz tube 1 UV LED measurement board 2 Semicircular quartz plate with the same specifications as quartz tube 3 Measurement probe of ultraviolet spectrometer 图3 石英管透过率测定 Fig 3 Measurement of transmittance for quartz tube 表1 石英片遮盖前后紫外辐照度及透过率 Table 1 UV irradiance before and after covering the quartz plate and its transmittance 指标Index 辐照度Irradiance W cm 2 遮盖前Before covering 123 5 133 9 144 8 157 1 194 9 遮盖后After covering 115 7 125 4 136 9 146 2 175 5 透过率Transmittance 0 937 0 937 0 945 0 931 0 900 135 中国农业科技导报 25 卷 设为274 nm 其光线追迹如图4所示 1 3 2 UV LED灯条模型 根据1 1中UV LED 灯条结构 设定铝基板模型为80 mm 16 6 mm 1 mm的立方体 将UV LED灯珠模型间隔9 mm 固定在其中线上组成UV LED灯条模型 6颗以 上的灯珠对灯条中心横截面的辐照度影响很小 故为简化模型 提高仿真效率 采用6颗灯珠构 建UV LED灯条模型 其光线追迹如图5所示 1 3 3 石英管及液体模型 根据UV NSS模组结 构 设定石英管模型为内径28 mm 壁厚2 mm 长 度80 mm的管道 设定液体模型为直径28 mm 等 于石英管内径 长度80 mm的圆柱体 1 3 4 UV NSS模组模型 将UV LED灯条模型 石英管模型和液体模型按图6所示结构组合为 UV NSS模组模型 其中 8个UV LED灯条模型 环绕石英管模型组成正八边形 液体模型嵌入石 英管模型中 两端平齐 1 3 5 模型光学参数设定 为准确模拟UV NSS 模组的真实情况 基于其实际光学性能对模型进 行参数设定 试验所用UV LED灯条内表面涂有白色油墨 型号LE 600 大仓藤田公司 反射和散射性能较 差 故将UV LED灯条模型内表面设为Perfect Absorber 完美吸收面 吸收率为1 双向反射分布 函数 bidirectional reflectance distribution function BRDF 为0 根据1 2 1中的测定结果 设定石英管 模型对274 nm紫外线透过率为0 930 由于营养 液中离子水平较低 营养液和水的光学特性差异较 小 设定液体模型的材质为水 1 3 6 参考面设定 为探明液体截面上的紫外辐 照分布 取模型的中心横截面为参考面 图7 该 面前 后各有24个UV LED灯珠模型均匀对称分 布 可作为UV NSS模组横截面的典型代表 图4 UV LED灯珠模型光线追迹 Fig 4 Lighting of UV LED bead model 图5 UV LED灯条模型光线追迹 Fig 5 Lighting of UV LED bar model 注 1 UV LED灯珠模型 2 UV LED灯条模型 3 石英管模 4 液体模型 Note 1 UV LED bead model 2 UV LED bar model 3 Quartz tube model 4 Liquid model 图6 UV NSS模组模型 Fig 6 UV NSS module model 图7 参考面在模型中的位置 Fig 7 Position of the reference surface in the model 136 4 期 柯昊纯等 营养液紫外LED杀菌模组仿真与响应面法优化 1 3 7 模型验证 为验证模型准确性 将UV NSS 模组中对应参考面中心位置的辐照度实测值和模 型对应位置的模拟值进行对比 研究采用紫外光谱仪 Avaspec uls2048xl rs evo ua 25 荷兰Avantes公司 测定UV NSS模组 辐照度 测定时 将光谱仪探头固定在泡沫塑料 制成的固定件中 使探头受光面与固定件表面平 齐后插入石英管 移动固定件使探头受光面位于 1 3 6中的参考面中心位置 图8 其辐照度为 23 67 W m 2 为得到上述条件下的辐照度模拟值 仅打开 模型参考面一侧的24个UV LED灯珠模型进行光 线追迹 得到此时的参考面辐照分布 图9 以 微元法将其分为128 128个微面 选取中心位置 的微面256个 使其覆盖面积与探头受光面相 同 12 56 mm 2 所选微面的辐照度平均值为 24 54 W m 2 即参考面中心位置的辐照度模拟 值 由此可知 辐照度实测值与模拟值仅相差 3 68 模型可以反映模组内光线的分布情况 可 用于后续仿真模拟及优化研究 1 4 响应面优化试验设计 以模组石英管内径 管道内径 A 石英管 管壁厚度 管壁厚度 B 石英管到UV LED距离 管灯距离 C 和灯条模型内表面双向反射分布 函数 bidirectional reflectance distribution function BRDF D 为参数因子 石英管内有效紫外辐照比 例 effective UV radiation ratio EURR 和辐照离 散度 irradiance dispersion ID 为响应值 其中 EURR为参考面上液体截面的辐照功率占总发 射辐照功率的比例 计算公式如下 EURR 1 0 100 2 式中 0 为总发射辐照功率 W 1 为液体 截面的辐照功率 W 由1 3 1可知 48颗灯珠模型的总发射辐照 功率 0 0 192 W 以微元法将参考面分为128 128个微面 选取其中属于液体截面的微面 12 692个 对各微面的辐照度E 1 积分 可得液体截 面的辐照功率 1 计算公式如式 3 所示 1 A E 1 dA 3 式中 E 1 为各微面辐照度 W m 2 A为微面 m 2 1 为液体截面的辐照功率 W ID为参考面上紫外辐照的离散度 等于液体 截面各微面辐照度的平均值和标准差之比 计算 公式如下 ID S d E 4 式中 E为微面的平均辐照度 W m 2 S d 为 注 1 光谱仪探头受光面 2 探头固定件 3 UV LED灯条 4 石英管 Note 1 Light receiving surface of spectrometer probe 2 Probe fixture 3 UV LED bar 4 Quartz tube 图8 UV NSS模组辐照度实测 Fig 8 Measurement of UV NSS module irradiance 图9 单侧发光下参考面紫外辐照分布及光谱仪探头受 光面对应位置 Fig 9 Ultraviolet irradiance distribution of the reference surface and the corresponding position of the light receiving surface of the spectrometer probe under unilateral lighting 137 中国农业科技导报 25 卷 微面辐照度的标准差 W m 2 采用中心复合有界设计 central composite inscribed design CCI 进行仿真试验 因子编码及 水平如表2所示 2 结果与分析 2 1 优化前模型仿真结果 对1 3中UV NSS模型进行光线追迹 得到其 参考面上液体截面的紫外辐照分布 图10 结合 图10及公式 2 4 可得EURR为12 14 ID为 0 320 6 2 2 仿真试验结果与分析 根据CCI试验设计进行仿真试验 设计方案 和试验结果如表3所示 使用Design Expert 12对 所得数据进行响应面法分析 得到EURR和ID的 二次回归方程如下 EURR 1 43A 0 03B 0 34C 8 1D 0 012A 2 0 10B 2 0 19C 2 33 99D 2 0 007 8AB 0 002 8AC 0 191AD 0 025BC 2 35BD 2 30CD 14 8 5 ID 0 007 1A 0 076 7B 0 062 1C 0 101 5D 0 000 083A 2 0 001 8B 2 0 007 5C 2 0 000 0D 2 0 000 48AB 0 000 364AC 0 000 64AD 0 006 89BC 0 006 7BD 0 015 30CD 0 370 9 6 分别对回归方程 5 和 6 进行方差分析 显著性检验和失拟检验 定量分析其中各项对 EURR和ID影响的显著性 结果 表4和表5 表 明 EURR和ID的二次回归方程 P 值均小于 表2 参数因子水平及其编码表 Table 2 Parameter factor level and code 因子Factor 管道内径Inner diameter of tube mm 管壁厚度Thickness of tube wall mm 管灯距离Tube lamp distance mm 双向反射分布函数BRDF 编码 Coding A B C D 水平Level 2 24 00 0 00 0 00 0 00 1 30 50 0 75 1 25 0 25 0 37 00 1 50 2 50 0 50 1 43 50 2 25 3 75 0 75 2 50 00 3 00 5 00 1 00 图10 UV NSS模组模型参考面紫外辐照分布 Fig 10 Ultraviolet radiation distribution on the UV NSS module model reference surface 表3 仿真试验设计方案及结果 Table 3 Design scheme and results of simulation experiments 试验序号Number of experiment 1 2 3 4 5 6 7 试验设计组合Experiment design combination A 1 1 1 1 1 1 1 B 1 1 1 1 1 1 1 C 1 1 1 1 1 1 1 D 1 1 1 1 1 1 1 试验结果Experiment result EURR 18 94 24 66 18 60 24 09 15 96 21 30 15 30 ID 0 381 2 0 387 9 0 303 3 0 325 7 0 312 4 0 314 8 0 272 6 138 4 期 柯昊纯等 营养液紫外LED杀菌模组仿真与响应面法优化 0 000 1 具有统计学意义 在EURR的二次回归 方程中 A C D D 2 的影响均达到极显著水平 P 0 01 B达到显著水平 P 0 05 在ID的二 次回归方程中 A B C D BC C 2 的影响均达到 极显著水平 P 0 01 CD 达到显著水平 P 0 05 舍弃不显著项后重新拟合 回归方程如下 EURR 0 398A 1 183B 1 879C 11 640D 37 390D 2 11 910 7 ID 0 001 07A 0 050 37B 0 077 78C 0 067 70D 0 008 00C 2 0 006 89BC 0 015 30CD 0 470 80 8 重新拟合后 回归方程的拟合统计指标如 表6所示 方程 7 和 8 的决定系数 调整后决 定系数和预测拟合度均大于0 8 且调整后决定系 数和预测拟合度的差值小于0 2 表明重新拟合的 二次回归方程较为准确 同时 其精度值均大于 4 变异系数均小于10 表明其能够用于后续优 化 且具有良好的可重复性 2 3 单因素效应分析 为确定各因子对EURR和ID的单因素效应 将方程 7 和 8 以编码后的因子水平表达并简 化 各因子 依次除其中一个因子外 固定在零水 平 得到单因素效应方程如下 EURR 23 683 2 568A 9 EURR 23 683 2 568A 10 EURR 23 683 0 887B 11 EURR 23 683 2 349C 12 EURR 23 683 6 437D 2 337D 2 13 ID 0 301 62 0 006 98A 14 ID 0 301 62 0 024 86B 15 ID 0 301 62 0 024 78C 0 012 49C 2 16 ID 0 301 62 0 007 35D 17 由上述方程可得EURR和ID的单因素效应曲 线 图11 由图11可知 D影响较大 其他因子影 响较小 即BRDF对EURR影响最大 当BRDF从 表3 仿真试验设计方案及结果 Table 3 Design scheme and results of simulation experimentsxu 续表Continued 试验序号Number of experiment 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 试验设计组合Experiment design combination A 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 0 0 0 0 0 0 0 B 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 2 2 0 0 0 0 0 C 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 2 2 0 0 0 D 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 2 2 0 试验结果Experiment result EURR 20 58 33 20 37 88 31 36 35 00 27 40 31 31 24 73 29 36 17 43 29 12 28 01 23 18 28 85 19 56 17 94 49 78 24 61 ID 0 280 1 0 342 9 0 358 5 0 279 5 0 305 8 0 303 8 0 307 9 0 261 8 0 271 5 0 274 2 0 310 6 0 357 4 0 263 6 0 412 3 0 294 9 0 314 0 0 298 9 0 304 7 139 中国农业科技导报 25 卷 表4 以有效紫外辐照比例为考察指标的回归系数检验表 Table 4 Analysis of regression coefficient test of the effective ultraviolet radiation ratio 来源Source 模型 Model A B C D AB AC AD BC BD CD A 2 B 2 C 2 D 2 残差Residual 总和Cor total 和方差Sum of squares 1 461 900 0 160 530 0 18 890 0 132 400 0 994 470 0 0 023 3 0 008 6 1 540 0 0 008 6 3 110 0 8 250 0 3 080 0 0 038 0 0 946 4 50 970 0 37 680 0 1 499 580 0 自由度Degree of freedom 14 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10 24 均方Mean square 104 420 0 160 530 0 18 890 0 132 400 0 994 470 0 0 023 3 0 008 6 1 540 0 0 008 6 3 110 0 8 250 0 3 080 0 0 038 0 0 946 4 50 970 0 3 770 0 F值F value 27 710 0 42 600 0 5 010 0 35 130 0 263 900 0 0 006 2 0 002 3 0 409 7 0 002 3 0 824 3 2 190 0 0 816 6 0 010 1 0 251 2 13 520 0 P值P value 0 000 1 0 000 1 0 049 1 0 000 1 0 000 1 0 938 9 0 962 9 0 536 5 0 962 9 0 385 3 0 169 7 0 387 4 0 922 0 0 627 1 0 004 3 表5 以辐照离散度为考察指标的回归系数检验表 Table 5 Analysis of regression coefficient test of the irradiance dispersion 来源Source 模型 Model A B C D AB AC AD BC BD CD A 2 B 2 C 2 D 2 残差Residual 总和Cor total 和方差Sum of squares 0 037 6 0 001 2 0 014 8 0 014 7 0 001 3 8 6E 05 0 000 1 1 74E 05 0 000 7 2 53E 05 0 000 4 0 000 1 1 16E 05 0 001 6 1 23E 11 0 000 6 0 038 2 自由度Degree of freedom 14 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10 24 均方Mean square 0 002 7 0 001 2 0 014 8 0 014 7 0 001 3 8 6E 05 0 000 1 1 74E 05 0 000 7 2 53E 05 0 000 4 0 000 1 1 16E 05 0 001 6 1 23E 11 5 91E 05 F值F value 45 42 19 77 250 84 249 16 21 95 1 45 2 36 0 29 11 28 0 43 6 18 2 36 0 20 26 53 2 07E 07 P值P value 0 000 1 0 001 2 0 000 1 0 000 1 0 000 9 0 255 6 0 155 2 0 599 1 0 007 3 0 528 2 0 032 2 0 155 7 0 667 9 0 000 4 0 999 6 140 4 期 柯昊纯等 营养液紫外LED杀菌模组仿真与响应面法优化 2水平增至 1水平时 EURR略微降低 从 1水平 增至2水平时 EURR显著升高 A 管道内径 B 管壁厚度 和C 管灯距离 对EURR的影响相对较 小 且均为线性关系 其中管道内径与EURR正相 关 管壁厚度和管灯距离与EURR负相关 由图11可知 C 管灯距离 对ID影响最大 其次为B 管壁厚度 其他因子的影响较小 当 管灯距离从 2水平增至1水平时 ID显著下降 从1水平增至2水平时 ID略有上升 管道内径 管壁厚度和BRDF对ID的影响