《实验设计与数据处理》大作业.docx

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1、实验设计与数据处理大作业 实验设计与数据处理大作业及答案 班级：姓名：学号： 1、用Excel作出下表数据带数据点的折线散点图： （1）分别作出加药量和余浊、总氮T-N、总磷T-P、COD的变化关系图（共四张图，要求它们的格式大小一致，并以两张图并列的形式排版到Word中，注意调整图形的大小）； （2）在一张图中作出加药量和浊度去除率、总氮T-N去除率、总磷T-P去除率、COD去除率的变化关系折线散点图。 2、对离心泵性能进行测试的实验中，得到流量Q v 、压头H和效率的数据如表所示，绘制离心泵特性曲线。将扬程曲线和效率曲线均拟合成多项式。（要求作双Y 轴图） 流量Qv、压头H和效率的关系数据

2、 序号 1 2 3 4 5 6 Q v(m3/h) H/m 0.0 15.00 0.4 14.84 0.8 14.56 1.2 14.33 1.6 13.96 2.0 13.65 0.0 0.085 0.156 0.224 0.277 0.333 序号7 8 9 10 11 12 Q v(m3/h) H/m 2.4 13.28 0.385 2.8 12.81 0.416 3.2 12.45 0.446 3.6 11.98 0.468 4.0 11.30 0.469 4.4 10.53 0.431 3、用荧光法测定阿司匹林中的水杨酸（SA），测得的工作曲线和样品溶液的数据如下表: （1）列出一元

3、线性回归方程，求出相关系数，并给出回归方程的精度； （2）求出未知液（样品）的水杨酸（SA）浓度。 4、对某矿中的13个相邻矿点的某种伴生金属含量进行测定，得到如下一组数据： 试找出某伴生金属c与含量距离x之间的关系(要求有分析过程、计算表格以及回归图形)。 提示：作实验点的散点图，分析cx之间可能的函数关系，如对数函数y=a+blgx、双曲函数(1/y)=a+(b/x)或幂函数y=dx b等；对各函数关系分别建立数学模型逐步讨论，即分别将非线性关系转化成线性模型进行回归分析，分析相关系数：如果R 0.553，则建立的回归方程无意义，否则选取标准差SD最小（或R最大）的一种模型作为某伴生金属c

4、与含量距离x之间经验公式。 5、在玻璃防雾剂的配方研究中，考察了三种主要成分用量对玻璃防雾性能的影 响，三个因素的水平取值如下： 因素 1 2 3 4 5 6 7 PV A x1/g 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 ZC x2/g 3.5 4.5 5.5 6.5 7.5 8.5 9.5 LAS x3/g 0.1 0.5 0.9 1.3 1.7 2.1 2.5 试验结果y 3.8 2.5 3.9 4.0 5.1 3.1 5.6 已知试验指标y与x1、x2、x3间近似满足关系式：ya+b1x1+b3x3+b23x2x3 。试求待定系数，并给出方程精度。 6、测定某铜合金中铜

5、含量，五次平行测定的结果是：27.22%、27.20%、27.24%、27.25%、27.15%，计算：（1）平均值；平均偏差；相对平均偏差；标准偏差；相对标准偏差；（2）若已知铜的标准含量为27.20%，计算以上结果的绝对误差和相对误差。 7、已知某合成试验的反应温度范围为340420，通过单因素优选法得到：温度为400时，产品的合成率最高，如果使用的是0.618法，问优选过程是如何进行的，共需作多少次实验。假设在实验范围内合成率是温度的上单峰函数。 8、某农科站进行品种试验，共有4个因素：A（品种）、B（氮肥量/kg）、C（氮、磷、钾肥比例）、D（规格）。因素A有四个水平，另外三个因素都有

6、两个水平，具体数值如下表所示。试验指标是产量，数值越大越好。试验结果（产量/kg）依次为：195、205、220、225、210、215、185、190。试找出最好的实验方案。 9、阅读下列材料： 在高层建筑基础(如钻孔灌注桩和地下连续墙) 的施工过程中通常采用泥浆 护壁技术,因此而产生大量的废弃泥浆,泥浆中含有大量的蒙脱石等粘土矿物和岩屑,稠度大,既不能直接排放,又难于自然沉降。若不及时处理,不但影响施工,而且会造成环境污染或水质污染等二次公害。废泥浆处理已成为施工单位和环卫部门十分关注的问题。 我们采用正交法安排试验,正交试验法是一种科学安排与分析多因素试验的 方法。通过正交试验法所特有的

7、科学分析方法,用少数试验所获得试验数据,可推导出具有说服力的正确结论。如:因素的主次关系、最优参数组合、指标与因素的关系等。首先让泥浆固液分离,然后对固相进行强制脱水或化学固化。本文着重讨论废泥浆固液分离的正交试验。 固液分离中固相凝聚与絮凝的机理 由于泥浆中的固相膨润土的吸水率强,颗粒表面积大,吸附阴离子而形成负溶胶。向泥浆中投放混凝剂,通过物理的或化学的反应,使泥浆胶体脱稳而凝聚,从而达到泥水分离的目的。混凝剂主要包括凝聚剂和絮凝剂。 所谓凝聚剂就是在分散体系中加入无机电解质,通过电性中和、压缩双电层、降低Zeta 电位,减少微粒间的排斥能,从而达到聚凝的目的。常用的无机凝聚剂 有FeCl

8、 3Al 2 (SO 4 ) 3 、Ca(OH) 2 等。所谓絮凝剂就是带有许多活性官能团的高分子 线状化合物;通过架桥作用,高分子絮凝剂能将许多微粒聚集在一起,形成一些较 大体积的松散絮团,从而达到絮凝的目的。常见的高分子絮凝剂有聚丙烯酰胺、聚乙烯胺等。凝聚剂与絮凝剂两者可分别单独使用,也可根据各自性质组合使用。 泥浆配制 用膨润土制备不同浓度的泥浆,并加入增粘剂(为水重的0。05%) 、分散剂(为水重的0。2%) ,配成性能稳定的泥浆(接近工程用浆) 。本次试验配备了3 个浓度泥浆(膨润土的含量为5%、8%、10%) 。混凝试验在玻璃量筒中进行。 正交试验方案设计 正交试验设计就是利用一种

9、规格化的表格正交表来合理安排试验,其特点: 每个不同水平在试验中出现相同次数; 任何两个因素的任一水平 搭配都出现一次,它具有因素搭配均衡的特点。因此,正交试验法安排的试验是具有代表性的,能够较全面地反映各水平对指标影响。本次试验选用正交表L 27 （313）安排试验,如表2 ,通过27次试验可代表81种情况。 正交试验方案设计包括: 确定试验指标、因素和水平; 选定正交表; 设计表头; 列出试验方案。 指标:表征试验研究对象的指标。本试验选用固相沉降率(上层清液体积与原浆体积之比) 和固相沉降速度为指标,来评定混凝效果。 因素:对试验指标可能会产生影响的要素,本试验中选用泥浆浓度、混凝剂种类

10、、混凝剂的加量和搅拌时间为试验的“因素”。 水平:因素在试验中所选取的具体状态称为“水平”,本试验中均取3 个水平见表1。 试根据所给材料，对表2的试验结果进行分析： 对表2的试验结果进行数据处理，单独列出固相沉降率的试验分析表； 根据试验分析表的数据，讨论各因素对混凝效果（即试验指标）影响的主次顺序以及最佳处理组合； 绘制水平影响趋势图，并进行简要分析。 1、 (1) 、 2 4 6 8 10 12 14 0100200 余 浊( N U T ) 加药量(mg/L) 2 4 6 8 10 12 14 16 0100200 T - N ( m g / L ) 加药量(m g/L) 0.2 0.

11、4 0.6 0.8 1 1.2 0100200 T - P ( m g / L ) 加药量(m g/L) 50 51 52 53 54 55 56 57 0100200 C O D ( m g / L 加药量(m g/L) (2)、 2、 0.05 0.10.150.2 0.250.3 0.350.40.45 0.502 46 810 1214160 1 2 3 4 5 H /m Q(L/S) H-Q -Q (%) 3、 (1)、 标准误差 0.290387 0102030 405060700 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5荧光强度 SA(.g/ml) (2)、由公式y=21.67

12、9x+0.3243知 当y=38.2时，x=1.746; 当y=39.2时，x=1.792. 故，样品1的浓度为1.746g/mL; 样品2的浓度为1.792g/mL. 4、.作出实验点的散点图如下： .假设c-x 符合对数函数y=a+blgx ，作出c-lgx 的关系散点图： 对c-lgx 做回归分析，得关系图： 106 1071081091101111120 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4lgx c 且R=0.8950.5534，标准差SD=0.600551 .假设c-x 符合双曲函数(1/y)=a+(b/x)，作出1/c-1/x 的散点图： 对1/c-1/x 做回归分

13、析得图： 且R=0.97290.5534，标准差SD=2.63105 假设c-x符合幂函数y=dx b，两边取常用对数得lgy=lgd+blgx，作出lgc-lgx的散点图： 对lgc-lgx做回归分析得图： 且R=0.89390.5534，标准差SD=0.002413 综上所述，对比的R 值及SD 值可知，c-x 符合关系1/c=0.0001/x+0.0089. 5、对y 与x 1 、x 2 、x 3做回归分析得：a=2.189285714 b 1=0，b 2=0.278571429，b 3=0 标准差（精度）SD=0.970272421. 6、(1)平均值: 1 27.22%27.20%2

14、7.24%27.25%27.15% 27.21% 5n i i X X n =+= = = 平均偏差:= /5=(0.01%+0.01%+0.03%+0.04%+0.06%)/5=0.03% 相对平均偏差：d t *100%= *100%=0.1088% 标准偏差：s=(0.01%22+0.03%2+0.04%2+0.06%2)/41/2=0.04% 相对标准偏差： CV=*100%=0.1459% (2)标准含量为27.20% 绝对误差和相对误差:E 1=27.22%-27.20%=0.02% E r1=*100%=0.0735% 温度范围是340420 X 1=340+0.618*（420-340）=389.44 因为温度为400时，合成率最高，则温度范围是389.44 420 X 2=389.44+0.382*(420-389.44)=401.11 所以温度范围是389.44 401.11 X 3=389.44+0.618*(401.11-389.44)=396.65 所以温度范围是396.65401.11 X 5=396.65+0.618*(401.11-396.65)=399.41 所以温度范围是399.41 401.11 X 5=399.41+0.382(401.11-399.41)=400.06 所以，需要做5次实验,得到X=400时，合成率最高。