《實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理》大作業(yè)

1、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理大作業(yè)及答案班級(jí)： 姓名： 學(xué)號(hào)： 1、 用Excel作出下表數(shù)據(jù)帶數(shù)據(jù)點(diǎn)的折線散點(diǎn)圖：（1）分別作出加藥量和余濁、總氮T-N、總磷T-P、COD的變化關(guān)系圖（共四張圖，要求它們的格式大小一致，并以兩張圖并列的形式排版到Word中，注意調(diào)整圖形的大小）；（2）在一張圖中作出加藥量和濁度去除率、總氮T-N去除率、總磷T-P去除率、COD去除率的變化關(guān)系折線散點(diǎn)圖。加藥量濁度總氮T-N(mg/L）余濁（NTU）去除率(%)T-N（mg/L)去除率(%)5011.980.1711.0152.05757.587.5114.0138.981006.888.6714.3837.37125

2、6.289.6713.0143.341505.690.6710.0856.11加藥量總磷T-PCOD(mg/L）T-P（mg/L)去除率(%)COD（mg/L)去除率(%)501.0916.155373.09750.5756.155273.611000.2779.235174.111250.3275.385273.611500.4267.695671.572、對(duì)離心泵性能進(jìn)行測(cè)試的實(shí)驗(yàn)中，得到流量Qv、壓頭H和效率的數(shù)據(jù)如表所示，繪制離心泵特性曲線。將揚(yáng)程曲線和效率曲線均擬合成多項(xiàng)式。（要求作雙Y軸圖）流量Qv、壓頭H和效率的關(guān)系數(shù)據(jù)序號(hào)123456Qv(m3/h)H/m0.015.000.4

3、14.840.814.561.214.331.613.962.013.650.00.0850.1560.2240.2770.333序號(hào)789101112Qv(m3/h)H/m2.413.280.3852.812.810.4163.212.450.4463.611.980.4684.011.300.4694.410.530.4313、用熒光法測(cè)定阿司匹林中的水楊酸（SA），測(cè)得的工作曲線和樣品溶液的數(shù)據(jù)如下表:C(SA)/g.mL-10.501.001.502.003.00樣品1樣品2F(熒光強(qiáng)度)10.922.333.143.565.438.239.2（1） 列出一元線性回歸方程，求出相關(guān)系數(shù)

4、，并給出回歸方程的精度；（2） 求出未知液（樣品）的水楊酸（SA）濃度。4、對(duì)某礦中的13個(gè)相鄰礦點(diǎn)的某種伴生金屬含量進(jìn)行測(cè)定，得到如下一組數(shù)據(jù)：礦樣點(diǎn)距離x含量c礦樣點(diǎn)距離x礦樣點(diǎn)12106.42811110.5923108.20914110.6034109.581015110.9045109.501116110.7657110.001218110.0068109.931319111.20710110.49試找出某伴生金屬c與含量距離x之間的關(guān)系(要求有分析過程、計(jì)算表格以及回歸圖形)。提示：作實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的散點(diǎn)圖，分析cx之間可能的函數(shù)關(guān)系，如對(duì)數(shù)函數(shù)y=a+blgx、雙曲函數(shù)(1/y)=a+(

5、b/x)或冪函數(shù)y=dxb等；對(duì)各函數(shù)關(guān)系分別建立數(shù)學(xué)模型逐步討論，即分別將非線性關(guān)系轉(zhuǎn)化成線性模型進(jìn)行回歸分析，分析相關(guān)系數(shù)：如果R0.553，則建立的回歸方程無(wú)意義，否則選取標(biāo)準(zhǔn)差SD最?。ɑ騌最大）的一種模型作為某伴生金屬c與含量距離x之間經(jīng)驗(yàn)公式。5、 在玻璃防霧劑的配方研究中，考察了三種主要成分用量對(duì)玻璃防霧性能的影響，三個(gè)因素的水平取值如下：因素1234567PVA x1/g0.51.01.52.02.53.03.5ZC x2/g3.54.55.56.57.58.59.5LAS x3/g0.10.50.91.31.72.12.5試驗(yàn)結(jié)果y3.82.53.94.05.13.15.6已

6、知試驗(yàn)指標(biāo)y與x1 、x2 、x3間近似滿足關(guān)系式：ya+b1x1+b3x3+b23 x2x3 。試求待定系數(shù)，并給出方程精度。6、測(cè)定某銅合金中銅含量，五次平行測(cè)定的結(jié)果是：27.22%、27.20%、27.24%、27.25%、27.15%，計(jì)算：（1）平均值；平均偏差；相對(duì)平均偏差；標(biāo)準(zhǔn)偏差；相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差；（2）若已知銅的標(biāo)準(zhǔn)含量為27.20%，計(jì)算以上結(jié)果的絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差。7、已知某合成試驗(yàn)的反應(yīng)溫度范圍為340420，通過單因素優(yōu)選法得到：溫度為400時(shí)，產(chǎn)品的合成率最高，如果使用的是0.618法，問優(yōu)選過程是如何進(jìn)行的，共需作多少次實(shí)驗(yàn)。假設(shè)在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)合成率是溫度的上單峰函數(shù)

7、。8、某農(nóng)科站進(jìn)行品種試驗(yàn)，共有4個(gè)因素：A（品種）、B（氮肥量/kg）、C（氮、磷、鉀肥比例）、D（規(guī)格）。因素A有四個(gè)水平，另外三個(gè)因素都有兩個(gè)水平，具體數(shù)值如下表所示。試驗(yàn)指標(biāo)是產(chǎn)量，數(shù)值越大越好。試驗(yàn)結(jié)果（產(chǎn)量/kg）依次為：195、205、220、225、210、215、185、190。試找出最好的實(shí)驗(yàn)方案。水平ABCD1甲253：3：16×62乙302：1：27×73丙4丁9、閱讀下列材料：在高層建筑基礎(chǔ)(如鉆孔灌注樁和地下連續(xù)墻) 的施工過程中通常采用泥漿護(hù)壁技術(shù),因此而產(chǎn)生大量的廢棄泥漿,泥漿中含有大量的蒙脫石等粘土礦物和巖屑,稠度大,既不能直接排放,又難于

8、自然沉降。 若不及時(shí)處理,不但影響施工,而且會(huì)造成環(huán)境污染或水質(zhì)污染等二次公害。廢泥漿處理已成為施工單位和環(huán)衛(wèi)部門十分關(guān)注的問題。我們采用正交法安排試驗(yàn),正交試驗(yàn)法是一種科學(xué)安排與分析多因素試驗(yàn)的方法。 通過正交試驗(yàn)法所特有的科學(xué)分析方法,用少數(shù)試驗(yàn)所獲得試驗(yàn)數(shù)據(jù),可推導(dǎo)出具有說(shuō)服力的正確結(jié)論。 如:因素的主次關(guān)系、最優(yōu)參數(shù)組合、指標(biāo)與因素的關(guān)系等。 首先讓泥漿固液分離,然后對(duì)固相進(jìn)行強(qiáng)制脫水或化學(xué)固化。 本文著重討論廢泥漿固液分離的正交試驗(yàn)。固液分離中固相凝聚與絮凝的機(jī)理由于泥漿中的固相膨潤(rùn)土的吸水率強(qiáng),顆粒表面積大,吸附陰離子而形成負(fù)溶膠。 向泥漿中投放混凝劑,通過物理的或化學(xué)的反應(yīng),使泥

9、漿膠體脫穩(wěn)而凝聚,從而達(dá)到泥水分離的目的。 混凝劑主要包括凝聚劑和絮凝劑。所謂凝聚劑就是在分散體系中加入無(wú)機(jī)電解質(zhì),通過電性中和、壓縮雙電層、降低Zeta 電位,減少微粒間的排斥能,從而達(dá)到聚凝的目的。 常用的無(wú)機(jī)凝聚劑有FeCl3·Al2(SO4)3 、Ca(OH)2等。 所謂絮凝劑就是帶有許多活性官能團(tuán)的高分子線狀化合物;通過架橋作用,高分子絮凝劑能將許多微粒聚集在一起,形成一些較大體積的松散絮團(tuán),從而達(dá)到絮凝的目的。 常見的高分子絮凝劑有聚丙烯酰胺、聚乙烯胺等。 凝聚劑與絮凝劑兩者可分別單獨(dú)使用,也可根據(jù)各自性質(zhì)組合使用。泥漿配制用膨潤(rùn)土制備不同濃度的泥漿,并加入增粘劑(為水重

10、的0。05%) 、分散劑(為水重的0。2%) ,配成性能穩(wěn)定的泥漿(接近工程用漿) 。 本次試驗(yàn)配備了3 個(gè)濃度泥漿(膨潤(rùn)土的含量為5%、8%、10%) 。 混凝試驗(yàn)在玻璃量筒中進(jìn)行。正交試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)就是利用一種規(guī)格化的表格正交表來(lái)合理安排試驗(yàn),其特點(diǎn): 每個(gè)不同水平在試驗(yàn)中出現(xiàn)相同次數(shù); 任何兩個(gè)因素的任一水平搭配都出現(xiàn)一次,它具有因素搭配均衡的特點(diǎn)。 因此,正交試驗(yàn)法安排的試驗(yàn)是具有代表性的,能夠較全面地反映各水平對(duì)指標(biāo)影響。 本次試驗(yàn)選用正交表L27（313）安排試驗(yàn),如表2 ,通過27次試驗(yàn)可代表81種情況。正交試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)包括: 確定試驗(yàn)指標(biāo)、因素和水平; 選定正交表;

11、設(shè)計(jì)表頭; 列出試驗(yàn)方案。指標(biāo):表征試驗(yàn)研究對(duì)象的指標(biāo)。 本試驗(yàn)選用固相沉降率(上層清液體積與原漿體積之比) 和固相沉降速度為指標(biāo),來(lái)評(píng)定混凝效果。因素:對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)可能會(huì)產(chǎn)生影響的要素,本試驗(yàn)中選用泥漿濃度、混凝劑種類、混凝劑的加量和攪拌時(shí)間為試驗(yàn)的“因素”。水平:因素在試驗(yàn)中所選取的具體狀態(tài)稱為“水平”,本試驗(yàn)中均取3 個(gè)水平見表1。試根據(jù)所給材料，對(duì)表2的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析：對(duì)表2的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，單獨(dú)列出固相沉降率的試驗(yàn)分析表；根據(jù)試驗(yàn)分析表的數(shù)據(jù)，討論各因素對(duì)混凝效果（即試驗(yàn)指標(biāo)）影響的主次順序以及最佳處理組合；繪制水平影響趨勢(shì)圖，并進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。1、(1)、 (2)、 2、3、(

12、1)、標(biāo)準(zhǔn)誤差0.290387(2)、由公式y(tǒng)=21.679x+0.3243知當(dāng)y=38.2時(shí)，x=1.746;當(dāng)y=39.2時(shí)，x=1.792.故，樣品1的濃度為1.746g/mL;樣品2的濃度為1.792g/mL.4、.作出實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的散點(diǎn)圖如下：.假設(shè)c-x符合對(duì)數(shù)函數(shù)y=a+blgx，作出c-lgx的關(guān)系散點(diǎn)圖：對(duì)c-lgx做回歸分析，得關(guān)系圖：且R=0.8950.5534，標(biāo)準(zhǔn)差SD=0.600551.假設(shè)c-x符合雙曲函數(shù)(1/y)=a+(b/x)，作出1/c-1/x的散點(diǎn)圖：對(duì)1/c-1/x做回歸分析得圖：且R=0.97290.5534，標(biāo)準(zhǔn)差SD=2.63×105假設(shè)c-

13、x符合冪函數(shù)y=dxb，兩邊取常用對(duì)數(shù)得lgy=lgd+blgx，作出lgc-lgx的散點(diǎn)圖：對(duì)lgc-lgx做回歸分析得圖：且R=0.89390.5534，標(biāo)準(zhǔn)差SD=0.002413綜上所述，對(duì)比的R值及SD值可知，c-x符合關(guān)系1/c=0.0001/x+0.0089.5、對(duì)y與x1 、x2 、x3做回歸分析得：a=2.189285714b1=0，b2=0.278571429，b3=0標(biāo)準(zhǔn)差（精度）SD=0.970272421.6、(1)平均值: 平均偏差:=i=15lXi-Xl /5=(0.01%+0.01%+0.03%+0.04%+0.06%)/5=0.03%相對(duì)平均偏差：dt=dX*

14、100%=0.03%27.21%*100%=0.1088%標(biāo)準(zhǔn)偏差：s=I=15(Xi-X)125-1=(0.01%2×2+0.03%2+0.04%2+0.06%2)/41/2=0.04%相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差：CV=sX*100%=0.04%27.21%*100%=0.1459%(2)標(biāo)準(zhǔn)含量為27.20%絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差:E1=27.22%-27.20%=0.02% Er1=0.02%27.20%*100%=0.0735%E10.02%Er10.0735%E20.00%Er20.0000%E30.04%Er30.1471%E40.05%Er40.1838%E5-0.05%Er50.183

15、8%7、用0.618法解決如下：溫度范圍是340420X1=340+0.618*（420-340）=389.44因?yàn)闇囟葹?00時(shí)，合成率最高，則溫度范圍是389.44 420X2=389.44+0.382*(420-389.44)=401.11所以溫度范圍是389.44 401.11X3=389.44+0.618*(401.11-389.44)=396.65所以溫度范圍是396.65401.11X5=396.65+0.618*(401.11-396.65)=399.41所以溫度范圍是399.41 401.11X5=399.41+0.382(401.11-399.41)=400.06所以，需要

16、做5次實(shí)驗(yàn),得到X=400時(shí)，合成率最高。8、混合正交表L8(4×23)試驗(yàn)號(hào) 列號(hào)結(jié)果A BCD1甲253：3：16×61952甲302：1：27×72053乙253：3：17×72204乙302：1：26×62255丙252：1：26×62106丙303：3：17×72157丁252：1：27×71858丁303：3：16×6190所以最好的試驗(yàn)方案是：A：乙，B：30，C：2：1：2，D：6×69、(1):ABCt沉降率% t=1minT1T2T32551871753943535180212225210218189617M1M2M32821194559202425232421R95553ABCt沉降率%t=1hT1T2T35865094674284636714765365505155015461562M1M2M3655752485175536061575661R132785泥漿濃度A越低，沉降率越好混凝劑種類（CO2CHCONH2）11最好；加量越大，沉降率越好混凝劑種類為主要影響因素沉降率% t=1min 最佳處理組合A1B3C3t2 沉降率% t=1h 最佳處理組合A1B3C3t3(3)由圖知：當(dāng)