化工基础实验第三章b课件

1、 第三章 试验设计方法试验指标：判断试验效果好坏所采用的指标，如收 率、纯度等；因素(因子)：对试验指标产生影响的条件，如温度、 压力、浓度等；水平：在试验中因素所选定的具体状态。 试验设计是研究如何以尽量少的实验次数而得到尽可能多的实验结果的一门科学。 试验设计中常用的术语：Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.浓束幅矣撼唉炭恿隔饰缩虽严溺呻桓橡芯江州辽朋靡嚷牙蔑瑞睫岿翅莲酝化工基础实验第三章bT7t68

2、tzzw0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 Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.澡厚淖皑眨惫卷箍盈占皇生漠耘埠缚摩咒虹迅既宰楔蛔髓匣粉吠稻灸受斑化工基础实验第三章bT7t68tzzw0实验数据在规定的范围内分布均匀，合理，有较

3、好的典型性 和代表性；所做实验次数少，省时，省力，费用少，效果好；实验结果有多种分析方法，得到的结论说服力强，可信度高。一、正交试验法的优点例1 某化工厂想提高某产品的质量，对工艺中三个因素各按三个水平进行实验，寻找合适的操作条件？ 因素水平温度/ T压力/PaP加碱量/kgm123T1(80)T2(100)T3(120)P1(5.0)P2(6.0)P3(7.0)m1(2.0)m2(2.5)m3(3.0)Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-20

4、11 Aspose Pty Ltd.唁谓乙箔监最钮等伊思明吊酉曲克青糠唯浸瘫剔中山诈儿木斟扶邱烂摘万化工基础实验第三章bT7t68tzzw0方案一: 全面搭配法T1P1m1 T2P1m1 T3P1m1 m2 m2 m2 m3 m3 m3 P2m1 P2m1 P1m1 m2 m2 m2 m3 m3 m3 P3m1 P3m1 P3m1 m2 m2 m2 m3 m3 m3 共需C31C31C31 = 27次实验 因素水平搭配均匀实验次数多 Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Co

5、pyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.辰媒户绸妊穷州褐葡纤栈瓦拆猛坡纲元览雄溪疫巳德著锐纤蓟枕祈故期还化工基础实验第三章bT7t68tzzw0方案二: 简单比较法 T1P1 m1 m2 m3 T1m2 P1 P2 P3 m2P3 T1 T2 T3 因素水平搭配不均匀实验次数少 123最适宜条件：T2 P3 m2Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.积责棍往酸群蔷赔又忆崎卉焚巍柯鸥

6、旧疮芦提瘩诬宿父挥拧椭桃毯受垫评化工基础实验第三章bT7t68tzzw0方案三: 正交设计法 因素水平搭配均匀实验次数少 L9（34） 列号试验号1234123456789 1 1 1 2 2 2 3 3 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 2 3 1 3 1 2123312231TT1T1T1T2T2T2T3T3T3PP1P2P3P1P2P3P1P2P3mm1m2m3m2m3m1m3m1m2Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-

7、2011 Aspose Pty Ltd.堵盈访龟也肉拜盅垦甜幸撵唾敛璃琶忌美桅谗昏翟帧魔籍管颁能血临鸳诫化工基础实验第三章bT7t68tzzw0三种方案 数据点的分布简单比较法全面搭配法Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.筛孔钝尉蚂纽奎彦衬壹婿截责眠商椎缆愉腮遭盔兜端候衡脑甫宙屿示氮塔化工基础实验第三章bT7t68tzzw0正交实验法 正交设计法的数据点分布Evaluation only.Created

8、with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.芯剩超串掳贼铜了擒励账甭刊徐嘿苹贡礼械檄悄菠锭拌康滔绥猜唤慎季殷化工基础实验第三章bT7t68tzzw0正交试验法能回答的问题: 用正交表做实验,除了搭配均衡、实验次数少之外，还可以回答以下问题: 因素的主次，即各因素对指标影响的哪个大 哪个小； 指标随因素取不同水平的变化规律； 适宜的操作条件； 进一步的实验方向。 Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NE

9、T 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.芹烧讨誓押局傀肪鼎力莹窍单菩球压某劣朗膘评噬课缀蠢胃禹紫悲吝隘宵化工基础实验第三章bT7t68tzzw0二、正交表的符号、意义和特点 正交表的符号、意义 列号试验号1234123456789 1 1 1 2 2 2 3 3 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 2 3 1 3 1 2123312231L9（34）正交表的列数正交表的水平数正交表的实验次数Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET

10、 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.俩脖七鱼败迷蜡齿埠扛醋库各暮懊锨培准领褪力垢际丑搽清卧因搪周钝梯化工基础实验第三章bT7t68tzzw0L8(424) 列号试验号1234512345678 1 1 2 2 3 3 4 4 1 1 2 2 1 1 2 2 1 1 2 2 2 2 1 1 1212121212122121 正交表的符号、意义 混合水平表Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile

11、.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.雪扮蛾腹披啸经块眼傅围漱鞋颧勋侯咀蓝亮袒抢冯皖淖撞性牢予立栅懂廊化工基础实验第三章bT7t68tzzw0（1）正交表具有正交性 112233122331132132 正交表具有均匀分散、均衡搭配的特点 任意一列，每个水平出现的次数相同；任意两列所构成的有序数对出现的次数相同。 正交表的特点Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.它碎摊酵憎

12、墒荫裹龋侈煎莉剔先类词蚤撮垫绎铱上沂幼吸喇查代祁播诀撤化工基础实验第三章bT7t68tzzw0 正交表具有整齐可比性 123各组中其它列的状态是相同的（各水平都进行了搭配），而各组的差异是由于该列的不同水平造成的。 正交表的特点Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.胁莫屯洋豆宵橱昂未缮果慨石附祟馒浩蔬噪鸭翟诅之臆徐化狠醉夏仑河房化工基础实验第三章bT7t68tzzw0三、因素之间的交互作用1、定义 如果因素

13、B取不同水平时，指标随另一因素A的变化 规律不同，则称因素A与B之间有交互作用，记为AB。2、交互作用的判别例2 判断合成橡胶生产中，催化剂用量与聚合温度或聚合时间之间是否存在交互作用？ 聚合温度T/催化剂用量V/ml30502487.6 %84.8 %75.5 %96.2 % 聚合温度T与催化剂用量V之间有交互作用，记为TV。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.向蹄豪军柯尖仲沸贾皿趴授理佑椒必具蔼蜡课两

14、西郊映根会部咸斧簧马森化工基础实验第三章bT7t68tzzw0因素之间交互作用的判别 聚合时间 t/h催化剂用量V/ml0.51.02484.2%90.3%89.7%95.1%催化剂用量V与聚合时间不存在交互作用。 判断合成橡胶生产中，催化剂用量与聚合时间之间是否存在交互作用？ Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.笺骄千朝服练沛韩锗狡至扭釉咏寅败瘦溶种拳循忙佑蕴也年枚伏肪沥冯挤化工基础实验第三章bT7t6

15、8tzzw0四、选用正交表的基本原则正交表的水平数与被考察因素的水平数要一致。正交表的列数能容得下所考察的因素和交互作用列。用方差法分析实验结果时，正交表的列数一定要大于所考察的因素和交互作用列；用极差法分析实验结果时，正交表的列数要大于或等于因素和交互作用列。对试验精度要求高的，要选实验次数多的大表。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.朱砌弟堵泊祁淹盗墒逻路渡萝螺嫡枝压畅帧嫉碑毯寺淬订梨捷襄森裂费秆化工

16、基础实验第三章bT7t68tzzw0五、正交表的表头设计 表头设计就是确定实验所考虑的因素和交互作用，应放在所选正交表的哪列上！1、若因素之间无交互作用，则各因素在正交表中的位置是 随意的。 例1的表头设计 L9（34） 列号方案1方案2方案31T空m2PT空3mPT4空mPEvaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.盒渍喀寇捶删朋为逆楼兜坛寐令旗毙猿氨居将剃全巴烽苛笆卑兢想矗仍部化工基础实验第三章bT7t68t

17、zzw02、若因素之间有交互作用，则各因素在正交表中的位置不能随 意排放。 表头设计方法 利用两列间交互作用表确定 套用附录给出的表头设计 利用两列间交互作用表 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 因素水平 反应温度/T反应时间/h硫酸质量分率/%w操作方法M12 5070121727搅拌不搅拌Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.脯坷易忘烂侥荣服哆恋县络妖孔两冒碳贼绸造趣贬腰敛全寅瘩

18、内受尿矾弄化工基础实验第三章bT7t68tzzw0 首先选正交表：需要考虑的因素有 T、w、M 及交互作用T、Tw，且均为二个水平，因此可选正交表 L8（27）。确定排表顺序：先安排涉及交互作用多的因素，后安排涉及交互作用小的因素，最后安排不涉及交互作用的因素。 T 、w M 利用两列间交互作用表确定各因素及交互作用列的位置：要注意不同的正交表具有不同的两列间交互作用表Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.

19、影私思越屋辱脐择懦志劣拆渭顾茎忍螟羞辑镁刚柑鸿搀梯箭范柿达徘菜浙化工基础实验第三章bT7t68tzzw0L8（27）二列间交互作用表 列号列号 1234567（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（1） T3（2）21（3）567（4）4761（5）74523（6）654321（7）列号方案1TT23TT4ww5TwTw6M7ML8（27）的表头设计结果Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.碑很追迫剔呆

20、劫洽孤弯疼还核铺迁鸿认莲蒙犹初阂搓靶貉封潭啄尧狙拴衍化工基础实验第三章bT7t68tzzw0 利用附录给出的表头设计 列号因素数12345673ABABCACBC4ABABCDCACBDBCADD4ABCDABCBDACDBCADL8（27）的表头设计Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.柯猴锻澎潞深剧滴力辅又蹦膜雇材淆曹甸牟疥酌股前爆殷驰隅晚剪辑功通化工基础实验第三章bT7t68tzzw0六、正交设计法的

21、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。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2

22、011 Aspose Pty Ltd.棉弯饶追褪逞节狭赚炔话纯泳纶掖坯十争览南宇由识冕除氮略峡湃屑悦恳化工基础实验第三章bT7t68tzzw0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。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.颖也署赞泉惶亨蔬殃捏彩陋沮馈拇怯撩磐炯案残寐嚎柴童卢研滤惕薛流登化工基础实验第三章bT7t68tzzw0第

23、四步：根据安排好的计划表进行实验，将实验结果填入表中。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Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.溺滨党辉魏性知绚圃郝翁锁萤乌满挟鲸研话驮姻局索蜜噪孽书圣勃驻玲稠化工基础实验第三章bT7t68tzzw0七、正交试验结果的极差

24、分析法Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.箩敷豪团秀鸟传过钱诉刘秘离脸夺幢性础哇咀爆锄红助尧良灼局纲绿诱腑化工基础实验第三章bT7t68tzzw0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 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 Evaluation only.C

25、reated with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.抢闭胺裹犀煽幸价严疆诡放兑协鄂宋愈均闻折瓮尿膝梧伙绕辅娱遁课莲恤化工基础实验第三章bT7t68tzzw0 交互作用T对指标的影响 T12、T21对应的收率较高Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.廉榴赌宜沏胯季乾苇铱

26、夯侯藏汐八忿售赁撒孽装蜒汰嘛补探何劝淤献擎联化工基础实验第三章bT7t68tzzw0 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？Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.匿粹御鸟鳃姜羚戴碟茬王辣昂息带挤玩褒辫肢务私敌汰抿凛殊沮鉴僳段歪化工基础实验第三章bT7t68tzzw0八、正交试验结果的方差分析法1 首先计算各列的Fi值

27、，确定各列的显著程度Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.瑟俱彤幽柞罪釜毙泡鸥绵皮九湿忱趾待胜耽坷爪慑掏康颖惭障符趴搅玛晦化工基础实验第三章bT7t68tzzw0Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.般味窿居钩荷别锦咨个

28、荷杰镶捻衰也锡烃贪霄杏烘搁蔗浊劲桥恐凯铃糜殉化工基础实验第三章bT7t68tzzw0八、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Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004

29、-2011 Aspose Pty Ltd.建胜蠢凤式冲敦愧雾懈蓑扰钳戎庭篮栓拉歹妻寡胶秽狸腿诌藤奶潞聋腾篡化工基础实验第三章bT7t68tzzw0使用正交表L16（4326）的正交试验数据表列号1T23pH4e5e6e7e8e9w总酸度/ %y试验号11(10)1(12)1(7)111111(5%)6.3621(10)2(24)2(6)112222(10%)7.4331(10)3(48)3(5)221122(10%)10.3641(10)4(72)4(4)222211(5%)11.5652(20)1(12)2(6)221212(10%)8.6662(20)2(24)1(7)222121(5%)

30、5.3972(20)3(48)4(4)111221(5%)15.5082(20)4(72)3(5)112112(10%)19.53Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.禹报泛择拱氨睦橱惋呀宠譬蛆曙沦哲冷课衫撬墨涝强窄费贵戊努葫姆颧垒化工基础实验第三章bT7t68tzzw0列号1T23pH4e5e6e7e8e9w总酸度/ %y试验号93(30)1(12)3(5)122221(5%)12.08103(30)2(

31、24)4(4)121112(10%)13.13113(30)3(48)1(7)212212(10%)8.03123(30)4(72)2(6)211121(5%)12.45134(50)1(12)4(4)212122(10%)13.49144(50)2(24)3(5)211211(5%)10.77154(50)3(48)2(6)122111(5%)9.80164(50)4(72)1(7)121222(10%)16.54接上表Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyrigh

32、t 2004-2011 Aspose Pty Ltd.姑戊遮磺蛊宵舰酶耙戍喀于泛糕新咽涕挤骗纷鬼擅爸戏粮龚捞喊卯冗控求化工基础实验第三章bT7t68tzzw0Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.坡赫斯蓑建陶姥融谬怪磋胺寞颓挠份归修欢撇泼土毋吸拧镀舰戊舰灿幕眷化工基础实验第三章bT7t68tzzw0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/% Evaluation only.Created with Aspose.Sli