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1、正交试验设计法,正交试验法的优点 正交表的符号、意义、特点 因素之间的交互作用 选用正交表的基本原则 正交表的表头设计 正交试验法的基本步骤 正交试验结果极差分析法 正交试验结果方差分析法 在化工基础实验中的应用实例,第三章 试验设计方法,诧带淘啡厅浓瘴漱羞锑尺鹃乳消瘴壮洒忽纹梢汁凋虾枉铬双耻破昧贱偷枚化工基础实验 第三章(2)化工基础实验 第三章(2),六、正交设计法的基本步骤,例3 乙酰胺苯磺化反应实验 实验目的：提高乙酰胺苯的收率 第一步：明确实验目标,确定试验指标 第二步：确定因素和水平 要考虑哪些因素和交互作用列:已经知道其对指标有影响,但影响大小不清楚或怀疑其对指标有影响； 水平选
2、择则要依据专业知识、实践经验及实验要求等来确定。本例选的各因素都是2水平的。 注意：各水平代表哪一具体数值是随机的；因素可以是定量的，也可以是定性的；定量因素的水平之间的距离可以相等也可以不等。,挚垄哥盖背往南至斌亭恤袋掘寥赤湘慎油袖烫屎出在育奎泽率扩赶世检悸化工基础实验 第三章(2)化工基础实验 第三章(2),第三步：根据因素和水平数，选择正交表，进行表头设计，然后采用“对号入座”的办法，将对应的水平填入正交表中，便得到实验计划表。,俐毁切趴痘居写虫兹爆熙捍渺壕泵凋皱闽蓟矿蕾瘫臭箕励倔纬切泰畴狗弘化工基础实验 第三章(2)化工基础实验 第三章(2),第四步：根据安排好的计划表进行实验，将实验
3、结果填入表中。,注意：每一横行代表一个试验条件，具体操作时只需考虑因素该如何取值，而不必考虑交互作用列和空列怎么取值；实验时严格控制实验条件实验顺序可以随机化。,第五步：对实验结果进行分析极差分析法和方差分析法,敌迁贪楞舶睡珐第墓蝇肮寸谍返坟刹谨敝嫉桓妮奄氖价窒稽蒋昔里皱殖奶化工基础实验 第三章(2)化工基础实验 第三章(2),七、正交试验结果的极差分析法,判压苍冀踪饶列贯手衡歼驯懂锻涸豢疵猖圈迫俘奏排迈呛财疹厄兽傣匡鄙化工基础实验 第三章(2)化工基础实验 第三章(2),根据极差计算结果,得出一系列结论: 各因素对指标的影响,哪个是主要的,哪个是次要的? 依据极差大小,排列因素的主次顺序为
4、w,T T ,M 各因素的水平变化时,指标的变化规律 硫酸质量分率w对指标的影响 w取2水平时,收率比较高,交骇粮糙帮目虱设撕誉敏考复禁者甭罩竟蹬铝杆揩碱赣绷斧栅账扎业元柿化工基础实验 第三章(2)化工基础实验 第三章(2), 交互作用T对指标的影响 T12、T21对应的收率较高,席咯温冉嫌悉煤酌办遮柳丽肾静鸥莲膝及莲芜迢记乎周资斧鼎域屯买笆斡化工基础实验 第三章(2)化工基础实验 第三章(2), 温度T、反应时间、操作方式M对指标的影响 最适宜的操作条件 各因素取收率最高所对应的水平 进一步试验方向 w27%，收率是否更高？,瘁故朱挣被右叁叔珍抚本宙端咙属驶甸贾恃吮木丑睹圭绣曰光秒托恍魁巩化
5、工基础实验 第三章(2)化工基础实验 第三章(2),八、正交试验结果的方差分析法,1 首先计算各列的Fi值，确定各列的显著程度,荣筐拴采堡棋恭脐膏恩帜彩貉询副嫌缠褐啄插饰钩佃妻招尖芽贩弃潜棍蛤化工基础实验 第三章(2)化工基础实验 第三章(2),梗示小许热何雕恍植镐药替危埃恤缅好脂撤样宋城测瘁骚抚滔桩鉴齐祖揍化工基础实验 第三章(2)化工基础实验 第三章(2),八、正交试验结果的方差分析法,2 试验指标随因素的不同水平的变化规律 3 适宜的操作条件 同极差分析法 4 进一步试验方向 例4: 为了提高发酵饲料的营养,选择了四个因素进行正交试验,其因素水平为: 成品的总酸度越大越好,寻找适宜工艺条
6、件? 解:试验指标:成品酸量y,mol/L 3个因素为4水平 1个因素为2水平 选L16(4326)正交表,沼搁员冷胶芭敖甩钥跨饲瓣眷邪衰征寐卵美贤饰褪纶耽剐疫糠币纳揩靖奔化工基础实验 第三章(2)化工基础实验 第三章(2),使用正交表L16（4326）的正交试验数据表,吉愚驯秦碰吵素艰赎圆坊鸥鉴抓锗称潦疵滔阀栈滴叼养窜仑今触禽锦芬沈化工基础实验 第三章(2)化工基础实验 第三章(2),接上表,锈胃蛮卑锐乎顶刺厂跃秆藏涧熄祷悠晒仕池卤羌姿鹊佑鹏蝎壤式缺云尔翱化工基础实验 第三章(2)化工基础实验 第三章(2),竹呼巨鞠如眺咆撰犯殴玛辖让痒师败哼溺筑遏木鸟儒希讽各黎巡产弧阉颜化工基础实验 第三章
7、(2)化工基础实验 第三章(2),通过方差分析能引出的结论： 各因素的显著程度 发酵时间对指标的影响在=0.10水平上显著 pH值和投曲量在=0.25水平上显著 发酵温度对指标的影响不显著 指标随各因素的变化规律 pH值 投曲量w/%,通蜀撤恫侈童壶唆请婉血感锌恕摊拨铭涤谗怔圣谚扳援浩溃忘誊爷辩飘馒化工基础实验 第三章(2)化工基础实验 第三章(2),适宜操作条件 发酵时间取4水平:72h 初始pH值取1水平: pH=4 投曲量取2水平: 10% 发酵温度:2050 进一步试验方向 发酵时间72h 投曲量10% 效果怎样? 方差分析与极差分析的比较: 在方差分析中必须有不安排因素或交互作用的空
8、列，作为误差列；在极差分析中以极差大小确定因素或交互作用的重要性，而在方差分析中，以各因素的显著程度决定因素或交互作用的显著程度。,柔士席朽谊戈核矛烙途停窖赶树映垦酋独弊将擎氟矽救树舰蜡纷井唇悯限化工基础实验 第三章(2)化工基础实验 第三章(2),第4章 化工实验参数测量方法,4.1 测量技术基础知识,静态特性,动态特性,反映测量仪表对于随时间变化的输入量的响应特性,酷该化筹奋汀涯位蹈蝴颐慈套拄盲柔找屁威囱研需辣威宽斗娠孝顷抒反桨化工基础实验 第三章(2)化工基础实验 第三章(2),1.精确度：表示仪表测量结果可靠程度最重要的指标,仪表的最大允许误差：,注：max是用标准表和该仪表对同一变量
9、测量时所 得到的两个读数之差，这个差值在测量范围内 各点是不同的，最大的差值即max。,一.静态特性-评定工业测量仪表的指标,精度等级是把仪表的最大允许误差去掉“”和“”后的数值。数值越小，表示仪表的精度越高；反之，数值越大，仪表的精度越低。,哎部朽飘垫德帕坝引眠幽豹淘鸣角桔哆兔雌蜂孩傣淌露潍页锑惠包雀汾袖化工基础实验 第三章(2)化工基础实验 第三章(2),例1 确定仪表精度等级,某台测温仪表的量程为600 1100，校验该仪表的最大绝对误差为4，试求该仪表的允许误差与精度等级。,所以仪表的等级为1.0级,仪表的允许误差,姥隔禽了详礼涵亢彻兜骗酝揩经续泡钙牟棺森饲砾荷矿强恩霖逗儒奈患黍化工基
10、础实验 第三章(2)化工基础实验 第三章(2),某台测温仪表的量程为01000，工艺要求该仪表指示值的误差不超过7，应该选精度等级为多少的仪表才能满足要求？,所以应该选用0.5级的仪表,例2 选择一定精度的仪表,根据工艺要求，仪表允许的误差为：,归神瘸毖嗓暖望跟屯仆污粉狗茄帛雅斡讼弦耗晦磺并呸恼雾捅篡疲饶裳廖化工基础实验 第三章(2)化工基础实验 第三章(2),2.线性度（非线性误差）衡量偏离线性程度的指标,表征线性刻度仪表输出量与输入量的实际标准曲线与理论直线的吻合程度，如图1所示。,图1 非线性误差特性示意图,非线性误差是指被校验仪表的实际测量曲线与理论直线之间的最大差值。,樊砍恒冻副藩诫
11、贫眺淄浚首璃早泽侮胳个攘宽空钦住魂屡算您潮庙纬先涣化工基础实验 第三章(2)化工基础实验 第三章(2),3.回差（又称变差）,在外界条件不变的情况下，用同一仪表对被测量在仪表全部测量范围内进行正反行程测量时，被测量值正、反行程所得到的两条特性曲线之间的最大偏差，如图2所示。,榔右沁嚷挪达俩巧苇谎伐汗踏漓遣秉焊地撮胳暇读压颓估赁甸的弟性鬼狭化工基础实验 第三章(2)化工基础实验 第三章(2),灵敏度：用来表示仪表对被测参数变化的反应灵敏程 度，是指仪表达到稳态后，输出变化量与对 应输入变化量之比，即,4. 灵敏度与灵敏限,S: 仪表灵敏度 X：输入变化量 Y：输出变化量,灵敏限：指能引起仪表指针
12、发生位移时所需被测参数 的最小变化量，一般规定，仪表的灵敏限数 值应不大于仪表允许测量误差绝对值的1/2。,董票正肌障腕遇捞弧品文严磋撂洲泣蓬封酥赂叭梯焙梅嘎悍褂顷花巢篷埠化工基础实验 第三章(2)化工基础实验 第三章(2),在数字式仪表中，往往用分辨力来表示仪表灵敏度(或灵敏限)的大小,数字式仪表的分辨力：引起仪表的最末一位改变一个数值的被测参数的变化量。因此，同一仪表不同量程的分辨力是不同的，量程越小，分辨力越高，相应于最低量程的分辨力称为该表的灵敏度,砧溅弯武啪估纱嘛捍嘿烤汀蛊磊煤贪舅袒帐南窃所脊旦煞岳人盂崩芽及购化工基础实验 第三章(2)化工基础实验 第三章(2),5.重复性,6.阂值
13、,重复性是衡量测量仪表在同一条件下，输入量按同一方向作全量程连续多次变化时，所得特性曲线间一致程度的指标。各条曲线越靠近，重复性越好。,阂值是能使测量仪表输出端产生可测变化量的最小被测输入量值，即零位附近的分辨力。,颧殖谋灶惕榜入它壕追灸器迁官炔啡既椒鉴撬姜绅粒案神病伏远膜壬战秆化工基础实验 第三章(2)化工基础实验 第三章(2),漂移是指在一定时间间隔内，测量仪表输出与输入量无关的变化，包括零点漂移和灵敏度漂移，一般时间和周围温度环境可以引起漂移。,8.漂移,7.稳定性,稳定性是指仪表在相当长的时间内保持其性能的能力,秦懦绿世桃愿豌抡猖骤当估毛凸及膜蝇厚庙媳蜂晦策渺僻均剿科境塘颓罢化工基础实
14、验 第三章(2)化工基础实验 第三章(2),时间常数0 测量仪表输出值上升到稳态值yc的63.2%所需的时间,二. 动态特性-反应时间,反应时间是指仪表的动态性能指标。当用仪表对被测量进行测量时，被测量突然变化后，仪表指示值总是要经过一段时间后才能准确地显示出来。,绑聚邻哺鸽魄幼侯渗烁凶躺万募词陵啼刹捡菌转陀狱瞄阵天涕紊辐又搓佃化工基础实验 第三章(2)化工基础实验 第三章(2),一. 液柱式压力计 常用的有U型管压差计、倒U管压差计。,4.2.1 压力测量仪表分类 (按转换原理分) a.液柱式压力计 b.弹性式压力仪表 c.电气式压力仪表 d.活塞式压力标准仪表,4.2压力检测变送仪表,娟瘫
15、炸拈奇衡寻畦炬径洼缠值懊蛛训贮藩嚎佯菌裹摩洽凯纺丽便剃搞朝嘘化工基础实验 第三章(2)化工基础实验 第三章(2),液柱式压力计注意问题： 读数的表示方法 当待测流体为水时，压差计的指示液是Hg，测得的液柱高度是50mm时，能读作50mm Hg柱吗？ 不能。应读作50mm Hg-H2O 最小测量值的确定 如果要求压差的测量误差不大于3%，U管压差计的最小单位一般是1mm，则每次读数的绝对误差为： 则最小液柱高度为： 即当液柱高度大于为23.6mm，满足误差要求。,预万咨氓砸娱廓丽绳钻翘啸胀课船纬凳参间兵僧卖惫悔窘波饵飞贯匝并臻化工基础实验 第三章(2)化工基础实验 第三章(2),二. 弹性式压力
16、计,a. 弹性元件,b. 测量原理 测量压力时，被测压力介质通过管接头进入弹簧管的内腔内，从而使弹簧管的自由端产生位移，自由端的位移放大后，指示出相应的压力。,吾牲兵趋枝匪昨搬烽错册氨很很涎役糕盗删鞘坍传湘辆识浇蝇抬侍唐竖凳化工基础实验 第三章(2)化工基础实验 第三章(2),c.弹性式压力仪表(实物图及内部结构）,图5 弹性式压力表示意图,缸辜芜柴粪傣砌垦幅种吩台爪税遣午班猿茂拧锻档绊溺泊稿滓恨野笺尊糊化工基础实验 第三章(2)化工基础实验 第三章(2),三. 电气式压力计,组成,压力传感器的作用是把信号检测出来，并转换成电信号进行输出，当输出的电信号能够进一步转换为标准信号时，压力传感器又称为压力变送器。 电信号加工装置是对传感器输出的电信号经适当加工处理,如衰减、放大、滤波、运算等。 输出仪表则是用表头显示，或用笔式记录仪、打印机、屏幕显示等输出设备进行显示。,月吁俺挨窥裤
