燃烧实验回归曲线预测分析炉头燃烧因素中的应用[图]
野乐魔蝎星快速炉评测报告
体验者姓名：
炉头俯视图
炉头架开后的效果图
炉头盘面特写
小结：
收到这款ARC-2111L天王星快速炉的时候已经是6月8日了。收到炉头的当天，品甫公司浙江义乌办事处还特地打来电话询问是否已经收到炉头。在这里首先要感谢8264和品甫公司能给我这样一个评测和体验的机会。其次要赞赏品甫公司办事处人员的认真负责。
这款炉头给我的第一个感觉就是大和厚实，炉头的重量大约在350g。是我的火风104的重量的两倍以上，因此我想把这款炉头归结为中型的炉头应该不算过分吧。扎实的底座和高效率的点火装置给我留下了深刻的影响。大家都知道轻量化炉头最大的缺点就是底座不稳定，一般在野外我们需要额外的挖个坑来更好地固定炉头，以免发生倾覆。而这款炉头就不存在这样的问题，底座十分稳定。个人感觉在使用的过程中不需要任何额外的物品进行固定。而且其自重也控制得不错。另外一个就是这款炉头自带了一个小的挡风板，在风量不是很大的情况下效果尚可，而在风量大的时候基本上没有什么用。所以我个人觉得这是个鸡肋，不如舍弃。我一般出去都会带上我的火枫挡风板，所以这个设计对于我个人来说用处不大。不知道大家怎么看的这个问题。
燃烧观察：炉头就是用来加热的，即使外观再好看，没有加热效率就是空谈。那么就让我们看看这款炉头的表现吧。
俯瞰炉头燃烧（阀门开得甚小）
炉头的燃烧效率还是很高的
测量一升水的沸腾时间
小结：
总体觉得这款炉头的燃烧效率还是很高的。当阀门打开到1/6处的地方时，火焰就呈明显的黄色。火力十分凶猛，发出呼呼的声响，大约有15分贝左右，把我们宿舍的小伙吓坏了。
这款炉头的阀门总共可以旋转2.75圈，1/6处就是在0.46圈左右的位置。在使用的过程中感觉基本上用不到1圈以上的位置，火力已经能满足绝大多数情况。阀门打开得更大只能是浪费瓦斯气。所以建议品甫公司把炉头的阀门圈数适当调小。
我把阀门打开到1/6处，烧开一升水的时间为6分47秒。阀门虽未尽开，但炉头的效率已经让人比较满意。
实验设计：
实验中所用到的所有物品清单
炉头的阀门刻度指针
自己制作的量杯
每次实验使用的水量为100ml
实验中所用的水
计时器：Nokia 2112
实验计划表
实验方法简介：
无挡风板情况
有挡风板情况
100ml水燃烧至沸腾
按照实验计划表的布置，分别进行燃烧实验，得到18组水烧至沸腾的时间。风量的大小用电风扇来控制。风扇距离炉头0.5米。
正交化实验设计方法和基于最小二乘法的回归曲线预测在分析炉头燃烧因素中的应用
Application of orthogonal experiment method and least square method in the camping stove analysis
----helinmax
（一）引言
野营炉头是户外爱好者在野外所必须使用的一种重要户外装备。很多驴友在实际使用炉头的过程中虽然逐渐积累了一部分经验，但是也存在很多误区。我们一般认为炉头阀门开得越大，烧开水的时间越短。这在某些场合是成立的，但在很多情况下往往阀门开得越大并不能有效地减少烧开水的时间。作者认为这主要是我们对影响炉头的燃烧的几个重要因素理解不太清楚，导致我们在实际使用炉头的过程中存在一定的盲目性。本文试图修正这一观点，阐明炉头实际使用中的一般准则。
（二）理解本文的几个基本知识
1、正交化实验设计方法
正交试验设计是以正交表为工具安排试验方案及进行结果分析的试验。通过正交试验，可以分析各因素及其交互作用对试验指标的影响，按其重要程度找出主次关系，并确定对试验指标的最佳工艺条件或最佳搭配方案。据说日本战后的经济复苏很大程度上得益于正交实验设计方法在生产实践中的推广应用。
正交试验设计步骤
Design Procedure of Orthogonal Experimental Method
2、最小二乘法
最小二乘法是一种数学优化技术，它通过最小化误差的平方和找到一组数据的最佳函数匹配。最小二乘法是用最简的方法求得一些绝对不可知的真值，而令误差平方之和为最小。
个人觉得最小二乘法是是做回归分析最有效最简单的方法。从检索到的文献来看，大部分的回归（无论是线性回归或者非线性回归）都是应用的最小二乘法。
（三）实验计划表
实验因素
炉头阀门X1：1/6，1/5，1/4 (注：阀门总共为2.75圈，1/6标识阀门所在位置)
挡 风 板X2：0， 1 (注：0代表无挡风板，1代表有挡风板)
风 量X3：0， 1， 2 (注：0代表无风，1为中风，2为大风)
表1L18(2*32)正交实验表
（4）回归曲线的求得及其分析
下面我们所要解决的一个问题就是求得炉头阀门值X2和实验指标Y（水的沸腾时间）的函数关系。我们所用到的回归算法为最小二乘法。所用到的数据为上面的第1、4和7组数据（因为这三组数据均不考虑挡风板和风量）。
假定指标Y于X2的关系为：
则最小乘法即是求使得式子：
这里n=3，总共有三组数据：
阀门值X2
沸腾时间（指标）Y
1/6
47.40
1/5
46.78
1/4
44.10
根据多元函数求极值的方法可以很容易地求得上述参数A、B和C,这里不做严格推导。
A=36.52884，B=135.14042，C=419.42315
上式描述了炉头阀门值和100ml水(水的初始温度为15°)沸腾时间的关系。我们作图可以得到：
炉头阀门值和100ml水沸腾时间的关系图
从上图我们可以看到，炉头阀门值和100ml水的沸腾时间之间是一种非线性关系。水的沸腾时间很容易进入饱和区。这时调节阀门值将不能有效的减小水的沸腾时间。增大阀门值只能降低炉头的燃烧效率，这是得不偿失的。
（五）结论
1、炉头阀门值打得越大并不能一定提高炉头的燃烧效率。
2、为了提高减小水沸腾的时间，应当首先减小炉头周围的风量。
3、任何忽视挡风板作用的观点都是错误的。
本文从实验出发，分析了炉头实际使用过程中各个因素对炉头燃烧的影响大小。阐明了炉头实际使用过程中的一般原则。
利用最小二乘法求得了水的沸腾时间和炉头阀门值之间的回归关系。揭示了炉头阀门值和燃烧时间的本质。对于实际使用炉头有着深远的指导意义。
（六）参考文献
[1] 施雨. 应用数理统计[M]. 西安：西安交通大学出版社，2005
[2] Douglas C.Montgomery，George C.Runger 工程统计学（第三版）中国人民大学出版社2004