化工原理实验数据处理方法探究

摘要：化工原理实验中的数据处理是化工原理实验及有关类似实验的一个重要环节，在实际数据处理时，往往存在有较大的误差，如何更有效的进行数据处理，是值得我们探究的重要问题，本文就化工原理实验当中的数据处理进行简单的分析。

Abstract: Data procession in the experiment of the course of Principle of Chemical Engineering is a vital tache in the course and other similar experiment, while dealing with the data, there is always great error in the experiment. It is a worthwhile and vital problem how to deal with the data more effectively. In this article, simple analysis about the data process in this course is done.

关键词： 化工原理；实验；数据处理

Key words: principles of chemical engineering；experiment；data process

中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）22-0230-01

0引言

化工原理实验是理论与实践结合紧密的一门课程，在化工原理系统理论的指导下，通过进行过滤、吸收、传热、吸收、精馏、干燥等单元操作训练，一方面强化单元操作基本能力，另一方面，提高学生数据处理能力，为从事化工生产工作奠定良好基础。化工原理实验的特点是测量数据多、计算量大、计算步骤复杂、试算难度相对大、查表次数较多，仅仅依靠手工计算进行数据处理，不仅浪费时间，而且准确度较低。因此需要寻找既有效而且准确度相对较高的处理方法。

1EXCEL数据处理法

EXCEL是常见的Office应用软件，一般常用于表格的制作及数据的快速处理，将其应于化工原理实验数据处理，可提高数据处理效果，同时还可以对实验数据进行有效性监管。运用EXCEL软件系统，可替代以前用单片机制作的软件，提高数据录入速度。另外，表格中还有足够的文字提示，而且可以把相应的量纲也输入到表格当中，不仅提高了化工原理实验速度，也增加了实验数据的准确性，而且有利于培养学生的计算机应用能力，提高了实验教学效果。

在使用软件过程当中，教师可使用教师机进行文件下传，把数据、模版文件等资料发送给学生，学生以此文件资料为模版，用学生机进行录入和实验数据处理。方便、快捷、使用速度快，准确率高。

2Origin软件数据处理法

Origin软件是应用于科研领域的数据分析和制图软件，不仅具有强大的数据绘图功能，并且还提供了多种曲线的拟合方法，是一种非常好的数据处理工具，将其应用于化工原理实验数据处理，可进行线性拟合和非线性拟合处理。

2.1 非线性拟合Origin软件在指数增长函数、指数衰减函数、对数函数、S函数、Gaussiaan函数中描述了众多拟合函数及图形，同时还可以使用自定义函数进行数据拟合。

2.2 线性拟合法Origin软件可进行简单线性拟合和多项式拟合，还可用变量替换的方法进行转换函数拟合。可指定使用数据点数、多项式阶数计算法和X取值范围，进行多项式拟合。

3作图法

作图法是化工原理实验重要的数据处理方法，现以化工原理实验中比较重要的测定传热实验为例。传热测定实验是化工原理实验中的一个典型实验，当空气在圆形的直管中流动时，对流传热准数关联式的一般表现形式为 Nu=ARemPrnGrp，式中，N为努塞尔特准数，Pr为普兰特准数， Re为雷诺准数，Gr为格拉斯霍夫准数。A、m、n、p 对应的是不同的系数和指数。对于强制湍流气体来说，Gr准数我们可以忽略不计，Pr准数是一个常数，并且不随温度和压力的变化而变化。因此，Nu=ARem。

我们使用作图法计算Nu=ARem中的系数A和指数m。得到直线方程式lnNu=lnA+mlnRe。在双对数坐标上作图，以Re为横坐标，以Nu为纵坐标，直线斜率即为方程的指数m。在直线上任选一点，将函数值代入方程Nu=ARem，得到系数A。（图1）

4最小二乘法

作图法具有简便、直观的特点，但由于在坐标上进行标点时会有些许误差，有一定的人为因素存在，因此，作图法确定实验结果往往误差较大，最小二乘法可以较好的克服这些问题。

我们可将Nu=ARem进行对数转换，即lnNu=lnA+mlnRe，得到y=a+bx的关系，从而得到A、m值。通过测得的一组数据Xi，以yi=（l，2，…n），可以确定系数a及b。其中，y表示lnNu，x表示lnRe,a表示InA，b表示m。根据最小二乘法

由此求得截距为m、斜率为b的直线方程，从而得到关联各实验点的最佳直线。

5结束语

EXCEL数据处理法具有简便易行、软件易得的特点，Origin软件具有功能强大、适应于大量数据处理的特点，这些方法在化工原理实验数据处理过程中，都发挥着越来越多地作用。作图法具有简单直观的特点，在取平均值的时候，还可以发现测量中的错误。但作图法人为因素较多，有效数字容易受图纸限制，不易估算测量结果的误差。最小二乘法有统计方法严密，数据处理严谨，误差相对较小的特点，但缺点是计算起来相对比较复杂，手工处理数据往往会花费时间比较长，可借助计算机软件进行数据与图形处理，可大大提高工作效率，并且还能够培养学生计算机的使用能力。这些方法的应用，既可以提高了数据处理的准确性，同时也增强了数据处原理的时效性，增强了实验教学效果，提高了教学质量。

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