《實驗設計與數(shù)據(jù)處理》大作業(yè)

1、實驗設計與數(shù)據(jù)處理大作業(yè)及答案班級： 姓名： 學號： 1、 用Excel作出下表數(shù)據(jù)帶數(shù)據(jù)點的折線散點圖：（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，注意調整圖形的大?。?；（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去除率的變化關系折線散點圖。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、對離心泵性能進行測試的實驗中，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。將揚程曲線和效率曲線均擬合成多項式。（要求作雙Y軸圖）流量Qv、壓頭H和效率的關系數(shù)據(jù)序號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、用熒光法測定阿司匹林中的水楊酸（SA），測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(熒光強度)10.922.333.143.565.438.239.2（1） 列出一元線性回歸方程，求出相關系數(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、對某礦中的13個相鄰礦點的某種伴生金屬含量進行測定，得到如下一組數(shù)據(jù)：礦樣點距離x含量c礦樣點距離x礦樣點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之間的關系(要求有分析過程、計算表格以及回歸圖形)。提示：作實驗點的散點圖，分析cx之間可能的函數(shù)關系，如對數(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；對各函數(shù)關系分別建立數(shù)學模型逐步討論，即分別將非線性關系轉化成線性模型進行回歸分析，分析相關系數(shù)：如果R0.553，則建立的回歸方程無意義，否則選取標準差SD最小（或R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玻璃防霧性能的影響，三個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試驗結果y3.82.53.94.05.13.15.6已

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

7、。8、某農(nóng)科站進行品種試驗，共有4個因素：A（品種）、B（氮肥量/kg）、C（氮、磷、鉀肥比例）、D（規(guī)格）。因素A有四個水平，另外三個因素都有兩個水平，具體數(shù)值如下表所示。試驗指標是產(chǎn)量，數(shù)值越大越好。試驗結果（產(chǎn)量/kg）依次為：195、205、220、225、210、215、185、190。試找出最好的實驗方案。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(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壁技術,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。 若不及時處理,不但影響施工,而且會造成環(huán)境污染或水質污染等二次公害。廢泥漿處理已成為施工單位和環(huán)衛(wèi)部門十分關注的問題。我們采用正交法安排試驗,正交試驗法是一種科學安排與分析多因素試驗的方法。 通過正交試驗法所特有的科學分析方法,用少數(shù)試驗所獲得試驗數(shù)據(jù),可推導出具有說服力的正確結論。 如:因素的主次關系、最優(yōu)參數(shù)組合、指標與因素的關系等。 首先讓泥漿固液分離,然后對固相進行強制脫水或化學固化。 本文著重討論廢泥漿固液分離的正交試驗。固液分離中固相凝聚與絮凝的機理由于泥漿中的固相膨潤土的吸水率強,顆粒表面積大,吸附陰離子而形成負溶膠。 向泥漿中投放混凝劑,通過物理的或化學的反應,使泥

9、漿膠體脫穩(wěn)而凝聚,從而達到泥水分離的目的。 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機電解質,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,從而達到聚凝的目的。 常用的無機凝聚劑有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,從而達到絮凝的目的。 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使用,也可根據(jù)各自性質組合使用。泥漿配制用膨潤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) 。 本次試驗配備了3 個濃度泥漿(膨潤土的含量為5%、8%、10%) 。 混凝試驗在玻璃量筒中進行。正交試驗方案設計正交試驗設計就是利用一種規(guī)格化的表格正交表來合理安排試驗,其特點: 每個不同水平在試驗中出現(xiàn)相同次數(shù); 任何兩個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。 因此,正交試驗法安排的試驗是具有代表性的,能夠較全面地反映各水平對指標影響。 本次試驗選用正交表L27（313）安排試驗,如表2 ,通過27次試驗可代表81種情況。正交試驗方案設計包括: 確定試驗指標、因素和水平; 選定正交表;

11、設計表頭; 列出試驗方案。指標:表征試驗研究對象的指標。 本試驗選用固相沉降率(上層清液體積與原漿體積之比) 和固相沉降速度為指標,來評定混凝效果。因素:對試驗指標可能會產(chǎn)生影響的要素,本試驗中選用泥漿濃度、混凝劑種類、混凝劑的加量和攪拌時間為試驗的“因素”。水平:因素在試驗中所選取的具體狀態(tài)稱為“水平”,本試驗中均取3 個水平見表1。試根據(jù)所給材料，對表2的試驗結果進行分析：對表2的試驗結果進行數(shù)據(jù)處理，單獨列出固相沉降率的試驗分析表；根據(jù)試驗分析表的數(shù)據(jù)，討論各因素對混凝效果（即試驗指標）影響的主次順序以及最佳處理組合；繪制水平影響趨勢圖，并進行簡要分析。1、(1)、 (2)、 2、3、(

12、1)、標準誤差0.290387(2)、由公式y(tǒng)=21.679x+0.3243知當y=38.2時，x=1.746;當y=39.2時，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、.作出實驗點的散點圖如下：.假設c-x符合對數(shù)函數(shù)y=a+blgx，作出c-lgx的關系散點圖：對c-lgx做回歸分析，得關系圖：且R=0.8950.5534，標準差SD=0.600551.假設c-x符合雙曲函數(shù)(1/y)=a+(b/x)，作出1/c-1/x的散點圖：對1/c-1/x做回歸分析得圖：且R=0.97290.5534，標準差SD=2.63×105假設c-

13、x符合冪函數(shù)y=dxb，兩邊取常用對數(shù)得lgy=lgd+blgx，作出lgc-lgx的散點圖：對lgc-lgx做回歸分析得圖：且R=0.89390.5534，標準差SD=0.002413綜上所述，對比的R值及SD值可知，c-x符合關系1/c=0.0001/x+0.0089.5、對y與x1 、x2 、x3做回歸分析得：a=2.189285714b1=0，b2=0.278571429，b3=0標準差（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%相對平均偏差：dt=dX*

14、100%=0.03%27.21%*100%=0.1088%標準偏差：s=I=15(Xi-X)125-1=(0.01%2×2+0.03%2+0.04%2+0.06%2)/41/2=0.04%相對標準偏差：CV=sX*100%=0.04%27.21%*100%=0.1459%(2)標準含量為27.20%絕對誤差和相對誤差: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因為溫度為400時，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次實驗,得到X=400時，合成率最高。8、混合正交表L8(4×23)試驗號 列號結果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