化工原理實驗(理論部分)-課件

1、理論部分化工原理實驗理論部分化工原理實驗實驗設(shè)備圖片緒 論第一章化工原理的實驗研究方法第二章實驗數(shù)據(jù)的誤差分析第三章實驗數(shù)據(jù)處理第四章計算機數(shù)據(jù)采集與控制復(fù)習要求實驗理論部分主要內(nèi)容實驗設(shè)備圖片實驗理論部分主要內(nèi)容流體阻力與離心泵 聯(lián)合實驗裝置流體阻力與離心泵傳熱實驗裝置傳熱實驗裝置板框過濾實驗裝置板框過濾實驗裝置吸收實驗裝置吸收實驗裝置精餾實驗裝置精餾實驗裝置精餾實驗裝置精餾實驗裝置干燥實驗裝置干燥實驗裝置干燥實驗裝置干燥實驗裝置一、化工原理實驗教學目的 二、化工原理實驗的特點 三、化工原理實驗教學內(nèi)容與方法 四、化工原理實驗各環(huán)節(jié)要求 五、化工原理實驗報告的編寫 緒論一、化工原理實驗教學目

2、的 緒論一、化工原理實驗教學目的1鞏固和深化理論知識。 2提供一個理論聯(lián)系實際的機會 。3培養(yǎng)學生從事科學實驗、工程實驗的能力 。4培養(yǎng)科學的思維方法、嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和良好的科學作風。 一、化工原理實驗教學目的1鞏固和深化理論知識。 二、化工原理實驗的特點 強調(diào)實踐性和工程觀念。 開設(shè)有設(shè)計型、研究型和綜合型實驗。 實驗設(shè)備采用計算機在線數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)。 二、化工原理實驗的特點 強調(diào)實踐性和工程觀念。三、實驗教學內(nèi)容與方法1.實驗理論教學2.實驗 本學期：流體阻力、離心泵、傳熱 下學期：過濾、精餾、干燥 每個實驗預(yù)習實驗操作三、實驗教學內(nèi)容與方法1.實驗理論教學預(yù)習四、實驗各環(huán)節(jié)的要求預(yù)習

3、環(huán)節(jié) 實驗操作環(huán)節(jié)測定、記錄和數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)實驗報告編寫環(huán)節(jié)四、實驗各環(huán)節(jié)的要求預(yù)習環(huán)節(jié) 預(yù)習環(huán)節(jié)學生: 課前預(yù)習實驗相關(guān)內(nèi)容（包括相關(guān)儀器 儀表知識）、列出所要測定參數(shù)的項目， 帶著問題到實驗室現(xiàn)場預(yù)習。教師： 實驗相關(guān)知識的介紹（例如實驗原理、 實驗的設(shè)計方法、實驗數(shù)據(jù)處理方法、 實驗過程應(yīng)注意的問題等，解答問題等）。大家: 到實驗室熟悉設(shè)備裝置的結(jié)構(gòu)和流程。預(yù)習環(huán)節(jié)學生: 課前預(yù)習實驗相關(guān)內(nèi)容（包括相關(guān)儀器教師： 實驗操作環(huán)節(jié) 34人為一小組進行實驗，做到既分工又合作。實驗操作過程應(yīng)注意：啟動操作過程中停車實驗操作環(huán)節(jié) 34人為一小組進行實驗，做到既分工又合作測定、記錄和數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié) 1、

4、確定要測哪些數(shù)據(jù)原始數(shù)據(jù)記錄表2、實驗數(shù)據(jù)點如何分布（實驗數(shù)據(jù)的分割）（a）對于直角坐標系：（b）對于雙對數(shù)坐標： 測定、記錄和數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié) 1、確定要測哪些數(shù)據(jù)原始數(shù)據(jù)記錄 （1）原始記錄只可進行整理，絕不可以隨便修改。 （2）數(shù)據(jù)處理方法詳見第三章。4、數(shù)據(jù)的整理與處理3、讀數(shù)與記錄 注意七點：穩(wěn)定、同時、對照、 直接、精度、真實、檢查。 （1）原始記錄只可進行整理，絕不可以隨便修改。4、數(shù)據(jù)的實驗報告編寫環(huán)節(jié)實驗報告是實驗工作的全面總結(jié)和系統(tǒng)概括，是實踐環(huán)節(jié)中不可缺少的一個重要組成部分?；ぴ韺嶒灳哂酗@著的工程性，屬于工程技術(shù)科學的范疇，它研究的對象是復(fù)雜的實際問題和工程問題，因此化工

5、原理的實驗報告可以按傳統(tǒng)實驗報告格式也可以按小論文格式撰寫。 實驗報告編寫環(huán)節(jié)實驗報告是實驗工作的全面總結(jié)和系統(tǒng)概括，五、實驗報告的編寫實驗報告可分為傳統(tǒng)實驗報告格式和小論文格式傳統(tǒng)實驗報告格式本課程傳統(tǒng)實驗報告的內(nèi)容應(yīng)包括以下幾項：（1）封面：學院統(tǒng)一要求（見下頁）。（2）實驗?zāi)康暮蛢?nèi)容：簡明扼要。（3）實驗的理論依據(jù)（實驗原理）：簡要說明。 五、實驗報告的編寫實驗報告可分為傳統(tǒng)實驗報告格式和小論文格式封面要求 用A4紙 打印福州大學化學化工學院實驗項目裝訂在左側(cè)封面要求福州大學化學化工學院實驗項目裝訂（4）實驗裝置流程示意圖： 要完整圖1 離心泵實驗裝置流程圖1-水箱；2-水箱放水閥；3-

6、溫度計；4-離心泵()入口閥；5-離心泵()入口閥；6-離心泵()入口真空表及開關(guān)； 7-離心泵()入口真空表及開關(guān)； 8-離心泵出口壓力表及開關(guān)； 9-離心泵()； 10，13-功率表； 11,12-串并聯(lián)調(diào)節(jié)閥；14-離心泵()；15-渦輪流量計； 16-流量調(diào)節(jié)閥。（4）實驗裝置流程示意圖： 要完整圖1 離心泵實驗裝置流程（5）實驗操作要點：分點說明。（6）注意事項：只提特別重要的。（7）原始數(shù)據(jù)記錄：原始數(shù)據(jù)記錄表。（8）數(shù)據(jù)處理：將實驗原始數(shù)據(jù)進行整理、計算，并將計算結(jié)果制成便于分析討論的表和圖。 計算過程舉例：非常重要。（5）實驗操作要點：分點說明。計算過程舉例：非常重要。（9）實

7、驗結(jié)果的分析與討論：6個方面可供參考。（10）實驗結(jié)論：結(jié)論是根據(jù)實驗結(jié)果所作出的最后判斷，得出的結(jié)論要從實際出發(fā)，有理論依據(jù)。（11）參考文獻（同以下小論文格式部分）（9）實驗結(jié)果的分析與討論：6個方面可供參考。小論文格式實驗報告的編寫（1）標題（2）作者和單位（3）摘要 （4）關(guān)鍵詞 （5）前言（6）正文部分（7）致謝（8）參考文獻科學論文的構(gòu)成常包括以下部分：論文的核心，占主要篇幅。包括：實驗方法、儀器設(shè)備、材料原料、實驗和觀測結(jié)果、計算方法和編程原理、數(shù)據(jù)資料、圖、表、形成的論點和導(dǎo)出的結(jié)論等。小論文格式實驗報告的編寫（1）標題科學論文的構(gòu)成常包括以下部福州大學化學化工學院論文題目第一

8、頁是封面第二頁是任務(wù)書 （用復(fù)印件）第三頁內(nèi)容見下一頁的課件（以阻力實驗為例）論文最后面是教師簽過字的實驗原始數(shù)據(jù)記錄表福州大學化學化工學院論文題目直管摩擦阻力損失隨Re變化規(guī)律的研究 姓名 09化工 學號摘要：本文通過什么實驗，測定了什么，對什么進行了研究，得到什么結(jié)果，這些結(jié)果的意義等(幾十字到300字)關(guān)鍵詞：直管，摩擦阻力，雷諾數(shù)(3-8個) 在化工生產(chǎn)中，經(jīng)常牽設(shè)到流體輸送等問題，而流體在輸送過程中*因此對此研究具有重大意義。一、實驗方法1.*2.*(下同)二、實驗原理三、實驗原始數(shù)據(jù)四、數(shù)據(jù)處理五、實驗結(jié)果與分析討論六、結(jié)論致謝：參考文獻：1 趙汝溥，管國鋒化工原理M*是全文的高度

9、濃縮應(yīng)當是最能說明問題的、代表論文內(nèi)容特征的，便于檢索的。簡要說明研究工作的目的、擬通過什么方法進行研究，它有什么意義等。 注意：不要抄書上的實驗?zāi)康呐c要求。包括儀器設(shè)備、流程圖、實驗操作方法等是全文的高度濃縮應(yīng)當是最能說明問題的、代表論文內(nèi)容特征的，便 實驗結(jié)果與分析討論：論文的重點，是結(jié)論賴以產(chǎn)生的基礎(chǔ)。對數(shù)據(jù)處理所得到的圖表等結(jié)果進行分析，說明結(jié)果的可信度、再現(xiàn)性、誤差，以及與理論分析結(jié)果、經(jīng)驗公式等進行的比較等。 結(jié)論（結(jié)束語）：它是以結(jié)果和討論（或?qū)嶒烌炞C）為前提，經(jīng)過嚴密的邏輯推理做出的最后判斷，是整個研究過程的結(jié)晶，是全篇論文的精髓?？梢栽诮Y(jié)論或討論中提出建議、研究設(shè)想、儀器設(shè)備

10、改進意見、尚待解決的問題等。 實驗結(jié)果與分析討論：論文的重點，是結(jié)論賴以產(chǎn)生的基礎(chǔ)。參考文獻：被引用的文獻為期刊論文的單篇文獻時，著錄格式為：序號 作者，文獻題名J刊名，出版年，卷號(期號)；引文所在的起止頁碼1 劉曉華，李淞平螺旋線圈強化管內(nèi)單相流體傳熱的研究J石油化工高等學校學報，2001，14(3)：5759 被引用的文獻為圖書等整本文獻時，著錄格式為：序號作者文獻書名版本（第一版本不標注）出版地：出版者，出版年；引文所在的起止頁碼2 趙汝溥，管國鋒化工原理M北京：化學工業(yè)出版社，1999：190191參考文獻：被引用的文獻為期刊論文的單篇文獻時，著錄格式為：第一章 化工原理的實驗研究方

11、法一.直接實驗法 二.因次分析法 1、因次分析法的依據(jù)2、因次分析法的具體步驟 3、舉例說明4、注意事項5、優(yōu)點三.數(shù)學模型法（自學）第一章 化工原理的實驗研究方法一.直接實驗法 一、直接實驗法這是一種解決工程實際問題的最基本的方法。優(yōu)點：對特定的工程問題直接進行實驗測定，所得到的結(jié)果較為可靠。缺點：往往只能用到條件相同的情況，具有較大的局限性。一、直接實驗法這是一種解決工程實際問題的最基本的方法。但如果變量數(shù)較多，采用直接實驗法則會使實驗次數(shù)劇增。比如影響流體阻力的主要因素有：管徑、管長、平均流速、流體密度、流體粘度、及管壁粗糙度，變量數(shù)為6，如果每個變量改變條件次數(shù)為10次，則需要做106

12、次實驗，不難看出變量數(shù)是出現(xiàn)在冪上，涉及變量越多，所需實驗次數(shù)將會劇增，因此需要尋找一種方法以減少工作量，并使得到的結(jié)果具有一定的普遍性。因次分析法就是一種能解決上述問題的在化工原理中廣泛使用的研究方法。 但如果變量數(shù)較多，采用直接實驗法則會使實驗次數(shù)劇增。二、因次分析法因次一致性原則：凡是根據(jù)基本的物理規(guī)律導(dǎo)出的物理量方程，其中各項的因次必然相同。白金漢（Buckingham）的定理：用因次分析所得到的獨立的因次數(shù)群個數(shù)，等于變量數(shù)與基本因次數(shù)之差，即：1、因次分析法所依據(jù)的基本理論二、因次分析法因次一致性原則：1、因次分析法所依據(jù)的基本理 基本因次：它們是彼此獨立的，不能相互導(dǎo)出。例如 長

13、度L 、時間、質(zhì)量M 導(dǎo)出因次：由基本因次導(dǎo)出,并可寫成冪指數(shù)乘積的形式。例如： 式中a、b、c為常數(shù)。如果基本因次的指數(shù)均為零，這個物理量稱為無因次數(shù)或無因次數(shù)群 基本因次：它們是彼此獨立的，不能相互導(dǎo)出。例如（1）找出影響過程的獨立變量；（2）確定獨立變量所涉及的基本因次；（3）構(gòu)造因變量和自變量的函數(shù)式，通常以指數(shù)方程的形式表示；（4）用基本因次表示所有獨立變量的因次，并寫出包涵各獨立變量的因次式；（5）依據(jù)物理方程的因次一致性原則和定理得到準數(shù)方程；（6）通過實驗歸納總結(jié)準數(shù)方程的具體函數(shù)式。 2、因次分析法的具體步驟（1）找出影響過程的獨立變量；2、因次分析法的具體步驟以獲得流體在管

14、內(nèi)流動的阻力和摩擦系數(shù)的關(guān)系式為例。（1） 找出影響過程的獨立變量 3、因次分析法舉例說明（2） 確定獨立變量所涉及的基本因次（1）以獲得流體在管內(nèi)流動的阻力和摩擦系數(shù)的關(guān)系式為例。3、（3） 構(gòu)造因變量和自變量的函數(shù)式（4） 寫出包涵各獨立變量的因次式（5） 依據(jù)因次一致性原則和定理得到準數(shù)方程對基本因次 對基本因次 對基本因次 （2）（3） 構(gòu)造因變量和自變量的函數(shù)式（4） 寫出包涵各獨立變量 設(shè)用其中三個未知數(shù)b、e、f 來表示a、d、c，解此方程組?？傻? 將求得的a、d、c 代入方程（2）得：（3）將指數(shù)相同的各物理量歸并在一起得： （4） 設(shè)用其中三個未知數(shù)b、e、f 來表示a、d

15、、c，解此方程（5）由于摩擦損失P 應(yīng)與管長l 成正比，故式中 b =1實驗也證實這一點（實驗方法如下頁所述）。 （6）通過實驗歸納總結(jié)準數(shù)方程的具體函數(shù)式著名的莫狄圖即“摩擦系數(shù)與Re、的關(guān)系曲線”就是這種實驗的結(jié)果。許多實驗研究了各種具體條件下的摩擦系數(shù)的計算公式，如適用于光滑管的柏拉修斯公式：（5）由于摩擦損失P 應(yīng)與管長l 成正比，故式中 b =化工原理實驗(理論部分)-課件水l表1原始數(shù)據(jù)表表2計算結(jié)果表通過實驗求b的方法 水l表1原始數(shù)據(jù)表表2計算結(jié)果表通過實4、因次分析法應(yīng)注意的問題 （1）最終所得數(shù)群的形式與求解聯(lián)立方程組的方法有關(guān)。如何合并變量為有用的準數(shù)，這是研究者必須注意

16、的問題。在前例中如果不以b、e、f 來表示a、d、c而改為以d、e、f 表示a、b、c，整理得到的數(shù)群形式也就不同。不過，這些形式不同的數(shù)群可以通過互相乘除，仍然可以變換成前例中所求得的四個數(shù)群。 （2）必須對所研究的過程的問題有本質(zhì)的了解，如果有一個重要的變量被遺漏或者引進一個無關(guān)的變量，就會得出不正確的結(jié)果，甚至導(dǎo)致謬誤的結(jié)論。4、因次分析法應(yīng)注意的問題 （1）最終所得數(shù)群的形式與求解5、因次分析法的優(yōu)點（1）大幅度地減少實驗次數(shù)（2）可以將水、空氣等的實驗結(jié)果推廣應(yīng)用于其他流體，將小尺寸模型的實驗結(jié)果應(yīng)用于大型實驗裝置。按式(1)進行實驗時，為改變和，實驗中必須換多種液體；為改變d，必須

17、改變實驗裝置(管徑)。而應(yīng)用因次分析所得的式(5)指導(dǎo)實驗時，要改變 只需改變流速；要改變，只需改變測量段的距離，即兩測壓點的距離。因此實驗前的無因次化工作是規(guī)劃一個實驗的一種有效手段，在化工上廣為應(yīng)用。 由小見大由此及彼5、因次分析法的優(yōu)點（1）大幅度地減少實驗次數(shù)由小見大三、數(shù)學模型法1、數(shù)學模型法的主要步驟2、數(shù)學模型法舉例說明3、數(shù)學模型法與因次分析法的比較自學以下內(nèi)容：三、數(shù)學模型法1、數(shù)學模型法的主要步驟2、數(shù)學模型法舉例說明無論是數(shù)學模型法還是因次分析法，最后都要通過實驗解決問題，但實驗的目的大相徑庭。 數(shù)學模型法的實驗?zāi)康氖菫榱藱z驗物理模型的合理性并測定為數(shù)較少的模型參數(shù)； 因

18、次分析法的實驗?zāi)康氖菫榱藢ふ腋鳠o因次變量之間的函數(shù)關(guān)系。 無論是數(shù)學模型法還是因次分析法，最后都要通過實驗解決問題第二章 實驗數(shù)據(jù)的誤差分析 任何一項實驗和測量均存在誤差。1. 真值與平均值2. 誤差的分類3. 誤差的表示方法4. 誤差的處理方法5. 儀表的精確度與測量值的誤差本章自學，主要內(nèi)容為： 誤差分析的主要目的就是評定實驗數(shù)據(jù)的精確性，通過誤差分析，認清誤差的來源及其影響，并設(shè)法消除或減小誤差，提高實驗的質(zhì)量。第二章 實驗數(shù)據(jù)的誤差分析 任何一項實驗和測量均存在誤差第三章實驗數(shù)據(jù)處理一、列表法二、圖示法三、數(shù)學方程表示法四、用Excel進行實驗數(shù)據(jù)處理 第三章實驗數(shù)據(jù)處理一、列表法一、

19、列表法將實驗數(shù)據(jù)按自變量和因變量的關(guān)系，以一定的順序列出數(shù)據(jù)表，即為列表法。優(yōu)點:(1)方便 (2) 易比較 (3)形式緊湊本節(jié)內(nèi)容：實驗數(shù)據(jù)表的分類及設(shè)計表應(yīng)注意的事項 一、列表法將實驗數(shù)據(jù)按自變量和因變量的關(guān)系，以一定的順序1.實驗數(shù)據(jù)表的分類實驗數(shù)據(jù)表一般分為兩大類：原始數(shù)據(jù)記錄表和整理計算數(shù)據(jù)表。以阻力實驗測定層流Re關(guān)系為例進行說明。 表1 層流阻力實驗原始數(shù)據(jù)記錄實驗裝置編號：第套 管徑m 管長m 平均水溫 實驗時間 序號水的體積時間壓差計示值 /mm備注左右12n1.實驗數(shù)據(jù)表的分類實驗數(shù)據(jù)表一般分為兩大類：原始數(shù)據(jù)記整理計算數(shù)據(jù)表可細分為中間計算結(jié)果表、綜合結(jié)果表和誤差分析表等

20、，實驗報告中要用到幾個表，應(yīng)根據(jù)具體實驗情況而定。表2 層流阻力實驗整理計算數(shù)據(jù)表 表3 層流阻力實驗誤差分析結(jié)果表 序號流量 （m3/s）平均流速 （m/s）層流沿程損失值 mH2O 關(guān)系式12n相對誤差整理計算數(shù)據(jù)表可細分為中間計算結(jié)果表、綜合結(jié)果表和誤差分析2.設(shè)計實驗數(shù)據(jù)表應(yīng)注意的事項 （1）表格設(shè)計要力求簡明扼要，一目了然，便于閱讀和使用。記錄、計算項目要滿足實驗需要，原始數(shù)據(jù)記錄表格上方要列出實驗裝置的幾何參數(shù)以及平均水溫等常數(shù)項。 （2）表頭列出物理量的名稱、符號和計量單位。符號與計量單位之間用斜線“”隔開。斜線不能重疊使用。計量單位不宜混在數(shù)字之中，造成分辨不清。 （3）注意有

21、效數(shù)字位數(shù)。2.設(shè)計實驗數(shù)據(jù)表應(yīng)注意的事項 （1）表格設(shè)計要力求簡 （4）物理量的數(shù)值較大或較小時，要用科學記數(shù)法表示。以“物理量的符號10n計量單位”的形式記入表頭。注意：表頭中的10n與表中的數(shù)據(jù)應(yīng)服從下式：物理量的實際值10n表中數(shù)據(jù) （5）為便于引用，每一個數(shù)據(jù)表都應(yīng)在表的上方寫明表號和表題（表名）。表號應(yīng)按出現(xiàn)的順序編寫并在正文中有所交代。同一個表盡量不跨頁，必須跨頁時，在跨頁的表上須注“續(xù)表”。 （6）數(shù)據(jù)書寫要清楚整齊。修改時宜用單線將錯誤的劃掉，將正確的寫在下面。 （4）物理量的數(shù)值較大或較小時，要用科學記數(shù)法表示。以例如：Re = 10000Re10-41.00物理量的實際值

22、10n表中數(shù)據(jù)10000 10-4 = 1.00例如：Re = 10000Re10-41.00物理量的實際二、圖示法 圖示法就是將整理得到的實驗數(shù)據(jù)或結(jié)果標繪成描述因變量和自變量的依從關(guān)系的曲線圖。優(yōu)點（1）直觀清晰，便于比較。（2）易看出極值點、轉(zhuǎn)折點、周期性、變化率等轉(zhuǎn)折點二、圖示法 圖示法就是將整理得到的實驗數(shù)據(jù)或結(jié)果標繪成描述1.選用坐標紙的基本原則化工中常用的坐標系為直角坐標系、單對數(shù)坐標系和雙對數(shù)坐標系。單對數(shù)坐標和雙對數(shù)坐標如下圖所示。1.選用坐標紙的基本原則化工中常用的坐標系為直角坐標系、（1） 直角坐標紙（2） 單對數(shù)坐標使用單對數(shù)坐標紙的場合： （a）變量之一在所研究的范圍

23、內(nèi)發(fā)生了幾個數(shù)量級的變化。 （b）在自變量由零開始逐漸增大的初始階段，當自變量的少許變化引起因變量極大變化時，采用單對數(shù)坐標可使曲線最大變化范圍伸長，使圖形輪廓清楚。（1） 直角坐標紙將上式兩邊同時取對數(shù)，則 令 則上式變?yōu)?（c）當需要變換某種非線性關(guān)系為線性關(guān)系時，可用單對數(shù)坐標。如將指數(shù)型函數(shù)變換為直線函數(shù)關(guān)系，若變量 x、y 間存在指數(shù)函數(shù)型關(guān)系，則有：式中a、b為待定系數(shù)。將上式兩邊同時取對數(shù)，則 （3） 雙對數(shù)坐標在下列情況下，建議使用雙對數(shù)坐標紙：（a）變量 x、y 在數(shù)值上均變化了幾個數(shù)量級。（b）需要將曲線開始部分劃分成展開的形式。（c）當需要變換某種非線性關(guān)系為線性關(guān)系時，

24、可用雙對數(shù)坐標。例如冪函數(shù)，變量 x、y 若存在冪函數(shù)關(guān)系式，則有式中a、b為待定系數(shù)。 （3） 雙對數(shù)坐標把上式兩邊同時取對數(shù) 令 則上式變換為 根據(jù)上式，把實驗數(shù)據(jù) x、y 取對數(shù), 在直角坐標線上作圖也得一條直線。同理，為了解決每次取對數(shù)的麻煩，可以把、直接標在雙對數(shù)坐標紙上，所得結(jié)果完全相同。 把上式兩邊同時取對數(shù)（1）在兩軸側(cè)要標明變量名稱、符號和單位，如離心泵特性曲線的橫軸須標明：流量Q(m3/h)。 （2）坐標分度要適當，使變量的函數(shù)關(guān)系表現(xiàn)清楚。直角坐標的原點不一定選為零點，應(yīng)根據(jù)所標繪數(shù)據(jù)范圍而定，以使圖形占滿全幅坐標紙，勻稱居中為原則。對數(shù)坐標的原點不是零。2圖示法應(yīng)注意的

25、事項（1）在兩軸側(cè)要標明變量名稱、符號和單位，如離心泵特性曲線（3）多組數(shù)據(jù)時，則各組要用不同符號（如：， 等）以示區(qū)別。同時要在曲線上要標明函數(shù)關(guān)系名稱。 （4）圖必須有圖號和圖題（圖名），圖號應(yīng)按出現(xiàn)的順序編寫，并在正文中有所交待。必要時還應(yīng)有圖注。（5）圖線應(yīng)光滑。要使曲線盡可能通過較多的實驗點，并使曲線兩側(cè)的點數(shù)大致相等。 （3）多組數(shù)據(jù)時，則各組要用不同符號（如：， 等）Q (m3/h)Q (m3/h)其方法是將實驗數(shù)據(jù)繪制成曲線，與已知的函數(shù)關(guān)系式的典型曲線進行對照選擇，然后用圖解法或者回歸分析法確定函數(shù)式中的各種常數(shù)。 所得函數(shù)表達式是否能準確地反映實驗數(shù)據(jù)所存在的關(guān)系，應(yīng)通過檢

26、驗加以確認。三、實驗數(shù)據(jù)數(shù)學方程表示法其方法是將實驗數(shù)據(jù)繪制成曲線，與已知的函數(shù)關(guān)系式的典型曲用Excel進行實驗數(shù)據(jù)處理用Excel進行實驗數(shù)據(jù)處理化工原理實驗(理論部分)-課件數(shù)學方程式選擇的原則是：既要求形式簡單，所含常數(shù)較少，同時也希望能準確地表達實驗數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。 盡可能選擇簡單的線性關(guān)系或者經(jīng)過適當方法轉(zhuǎn)換成線性關(guān)系的形式，如上節(jié)所述的冪函數(shù)和指數(shù)函數(shù)轉(zhuǎn)化成線性方程的方法，使數(shù)據(jù)處理工作得到簡單化。 數(shù)學方程式選擇的原則數(shù)學方程式選擇的原則是：既要求形式簡單，所含常數(shù)較少，同 冪函數(shù)經(jīng)線性化后成為1.冪函數(shù)的線性圖解 （1）系數(shù)b的求法 系數(shù)b即為直線的斜率，求法：A：用對數(shù)值來

27、計算B：在兩坐標軸比例尺相同情況下直接用尺子在坐標紙上量取線段長度來求取。 冪函數(shù)經(jīng)線性化后成為1.冪函數(shù)的線性圖解 式中： 的數(shù)值即為尺子測量而得的線段長度。 式中： 的數(shù)值即為尺子測量而得的線段長度。（2）系數(shù)a的求法在雙對數(shù)坐標上，直線處的縱軸相交處的值，即為方程 中的 a 值。若所繪的直線在圖面上不能與 x=1 處的縱軸相交，則可在直線上任取一組數(shù)值 x 和 y （而不是取一組測定結(jié)果數(shù)據(jù)）和已求出的斜率b，代入原方程 中，通過計算求得 a 值。 （2）系數(shù)a的求法當所研究的函數(shù)關(guān)系呈指數(shù)函數(shù)或?qū)?shù)函數(shù)時，將實驗數(shù)據(jù)標繪在單對數(shù)坐標紙上的圖形是一直線。 2.指數(shù)或?qū)?shù)函數(shù)的線性圖解法（

28、1）系數(shù)b的求法對 ，線性化為 ，式中其縱軸為對數(shù)坐標，斜率為：當所研究的函數(shù)關(guān)系呈指數(shù)函數(shù)或?qū)?shù)函數(shù)對 ，橫軸為對數(shù)坐標，斜率為： 系數(shù)a 的求法與冪函數(shù)中所述方法基本相同，可用直線上任一點處的坐標值和已經(jīng)求出的系數(shù)b代入函數(shù)關(guān)系式后求解。 （2）系數(shù)a 的求法對 ，橫軸為對數(shù)坐標，斜率為： 系數(shù)a上述介紹了用圖解法獲得經(jīng)驗公式的過程。 本節(jié)將介紹回歸分析法。 用這種數(shù)學方法可以從大量觀測的散點數(shù)據(jù)中尋找到能反映事物內(nèi)部的一些統(tǒng)計規(guī)律，并可以用數(shù)學模型形式表達出來。回歸分析法與計算機相結(jié)合，已成為確定經(jīng)驗公式最有效的手段之一。 3.實驗數(shù)據(jù)的回歸分析法上述介紹了用圖解法獲得經(jīng)驗公式的過程。3

29、.實驗數(shù)據(jù)的回歸回歸也稱擬合。常用的：一元線性回歸、一元非線性回歸。二元線性回歸，二元非線性回歸。依次類推，可以延伸到n 維空間進行回歸，則稱多元線性回歸或多元非線性回歸。 處理實驗問題時，往往將非線性問題轉(zhuǎn)化為線性來處理，建立線性回歸方程的最有效方法為線性最小二乘法。 回歸也稱擬合。一元線性回歸方程的求法在科學實驗的數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法中，通常要從獲得的實驗數(shù)據(jù)中，尋找其自變量與因變量之間函數(shù)關(guān)系。由于實驗測定數(shù)據(jù)一般都存在誤差,因此不能要求所有的實驗點均在所表示的曲線上，只需滿足實驗點 與的殘差小于給定的誤差即可。此類尋求實驗數(shù)據(jù)關(guān)系近似函數(shù)表達式的問題稱之為曲線擬合。 一元線性回歸方程的求法在科

30、學實驗的數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法中，通常要從曲線擬合應(yīng)針對實驗數(shù)據(jù)的特點，選擇函數(shù)形式，確定擬合時的目標函數(shù)。 設(shè)給定n個實驗數(shù)據(jù)，將它們標在普通直角坐標紙上，各點的分布近似于一條直線。則可考慮采用線性回歸求其表達式。0 1 2 3 4 5 6 77654321曲線擬合應(yīng)針對實驗數(shù)據(jù)的特點，選擇函數(shù)形式，確定擬合時的式中 由回歸式算出 的值，稱回歸值；回歸系數(shù)。對每一測量值 都可由上式求出一回歸值。 回歸值與實測值之差的絕對值表明與回歸直線的偏離程度。兩者偏離程度愈小，說明直線與實驗數(shù)據(jù)點擬合愈好。式中 由回歸式算出回歸值與實測值之差的絕對值 確定擬合時的目標函數(shù)。選擇殘差平方和為目標函數(shù)的處理方法即為最

31、小二乘法。 定義為：最理想的曲線就是能使各點同曲線的殘差平方和為最小。設(shè)殘差平方和Q為： 為使Q值達到最小，根據(jù)數(shù)學上極值原理，只要將上式分別對a和b 求偏導(dǎo)數(shù)，并令其等于零即可求a和b 之值，這就是最小二乘法原理。 確定擬合時的目標函數(shù)。選擇殘差平方和為目標函數(shù)的處理方例1以轉(zhuǎn)子流量計標定時得到的讀數(shù)與流量關(guān)系為例，用最小二乘法求實驗方程。 解：回歸方程為： 例1以轉(zhuǎn)子流量計標定時得到的讀數(shù)與流量關(guān)系為例，用最小二乘回歸效果的檢驗在以上求回歸方程的計算過程中，并不需要事先假定兩個變量之間一定有某種相關(guān)關(guān)系。就方法本身而論，即使平面圖上是一群完全雜亂無章的離散點，也能用最小二乘法給其配一條直線

32、來表示x和y之間的關(guān)系，但顯然這是毫無意義的。實際上只有兩變量是線性關(guān)系時進行線性回歸才有意義。因此，必須對回歸效果進行檢驗。 回歸效果的檢驗在以上求回歸方程的計算過程中，并不需要事相關(guān)系數(shù)我們引入相關(guān)系數(shù)r 對回歸效果進行檢驗，相關(guān)系數(shù)r是說明兩個變量線性關(guān)系密切程度的一個數(shù)量性指標。若回歸所得線性方程為：則相關(guān)系數(shù)r的計算式為： 相關(guān)系數(shù)的變化范圍為相關(guān)系數(shù)我們引入相關(guān)系數(shù)r 對回歸效果進行檢驗，相關(guān)系數(shù)相關(guān)系數(shù)的幾何意義相關(guān)系數(shù)的幾何意義相關(guān)系數(shù)檢驗相關(guān)系數(shù)的絕對值愈接近1，x、y間愈線性相關(guān)。但究竟 接近到什么程度才能說明x 與y之間存在線性相關(guān)關(guān)系呢？ 顯著性檢驗：只有 時，才能采用

33、線性回歸方程來描述其變量之間的關(guān)系。 值可以查表而得，顯著水平系數(shù) 一般可取1%或5% 相關(guān)系數(shù)檢驗相關(guān)系數(shù)的絕對值愈接近1，x、y間愈線性例2求例1中轉(zhuǎn)子流量計標定實驗的實際相關(guān)系數(shù)。解： 說明此例的相關(guān)系數(shù)在的水平仍然是高度顯著的。 例2求例1中轉(zhuǎn)子流量計標定實驗的實際相關(guān)系數(shù)。解： 說相關(guān)系數(shù)檢驗表在上例中，n=9則n-2=7，查表得：若， 則說明相關(guān)關(guān)系不顯著，此時認為x、y 線性不相關(guān)，配回歸直線毫無意義。越小，顯著程度越高。相關(guān)系數(shù)檢驗表在上例中，n=9則n-2=7，查表得：越小4.用Excel進行實驗數(shù)據(jù)處理以過濾實驗為例4.用Excel進行實驗數(shù)據(jù)處理以過濾實驗為例化工原理實驗(理論部分)-課件化工原理實驗(理論部分)-課件化工原理實驗(理論部分)-課件化工原理實驗(理論部分)-課件化工原理實驗(理論部分)-課件第四章 計算機數(shù)據(jù)采集與控制一、概述二、采集和控制的原理及構(gòu)成 三、智能儀表 四、變頻器 第四章 計算機數(shù)據(jù)采集與控制一、概述一、概述在化工原理實驗中，采用計算機數(shù)據(jù)在線采集和自動控制系統(tǒng)，一般包括自動檢測、自動保護和自動控制等方面的內(nèi)容。一個完整的計算機數(shù)據(jù)在線采集和自動控制系統(tǒng)由硬件和軟件組成。 硬件一般包括計算機、標準外部設(shè)備、輸入