实验四 正交试验设计软件的操作及其应用

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1、实验四正交试验设计软件的操作与应用一、实验目的1.了解正交试验设计的目的和意义；2.熟悉和特点以及正交试验设计的一般步骤；3.了解正交表的表示法以及试验次数的计算法4.掌握正交试验设计法并能利用正交试验设计方法来解决化学化工实验设计和数据结果处理分析等问题。二、实验原理对于多因素试验，正交试验设计是简单常用的一种试验设计方法，正交试验设计的基本程序包括试验方案设计及试验结果分析。正交试验法优点：（1）试验点代表性强，试验次数少。（2）不需做重复试验，就可以估计试验误差。（3）可以分清因素的主次。（4）可以使用数理统计的方法处理试验结果，提出展望好条件。正交表具有整齐可比、均衡分

2、散和代表性的特点，在正交表的三个基本性质中，正交性是核心，是基础，代表性和整齐可比性是正交性的必然结果。一方面：（1）任一列的各水平都出现，使得部分试验中包括了所有因素的所有水平；（2）任两列的所有水平组合都出现，使任意两因素间的试验组合为全面试验。另一方面：由于正交表的正交性，正交试验的试验点必然均衡地分布在全面试验点中，具有很强的代表性。因此，部分试验寻找的最优条件与全面试验所找的最优条件，应有一致的趋势。三、实验步骤利用正交表来设计试验的一般步骤为：①明确试验目的，确定试验指标；②确定因素水平表；③选择正确的正交表；④确定试验方案；⑤按照试验方案进行试验，获得实验结果；⑥

3、对实验结果进行处理分析：极差分析法和方差分析法。最后获得最优工艺条件。四、实验内容1.为了试制一种化工产品，在三种不同温度、四种不同压力下做实验，每一水平组合重复两次，得产品的收率数据如下（%）。压力（kpa）温度（℃）100200300400200(52,57)(42,45)(41,45)(48,45)400(50,52)(47,45)(47,48)(53,50)600(63,58)(54,59)(57,60)(53,59)试问温度、压力及温度与压力的交互作用中哪些对收率有显著影响（显著性水平α=0.05或0.1），并利用极差分析法求出最优化条件。2.在冲天炉降低焦比的实验中

4、，考察的指标是铁水温度，试验目的是提高铁水温度，降低焦炭的用量，考察底丝高度、每批焦比、风压与风吡这四个因素对铁水温度的影响，选出的四个因素度考察了三个水平。因素水平A每批焦比B风压（mmHg）C风吡（%）D底焦高度(m)11:171801.11.221:192400.781.531:152100.891.4将这四个因素三个水平按L9(34)安排实验计划，按正交试验方案作试验后得到的数据（铁水温度）结果如下：实验序号123456789铁水温度（℃）136913931385139413941378139114111392试对上述试验数据利用极差分析法和方差分析法进行分析并求出最佳

5、工艺条件。（显著性水平α=0.05）3.某公司钒分厂在生产实践中采用正交试验法来确定钒渣焙烧的最佳工艺条件，正交试验的实验结果与数据如下表所示。因素实验号A焙烧温度（℃）B焙烧时间（min）C碱比（%）D盐比（%）转化率（%）17504010665.227506012874.2375080141073.3477540121082.557756014682.667758010881.178004014878.6880060101076.398008012679.1试确定与该正交表投向对应的因素、水平表，并分别用直观分析法和正交试验设计程序（显著性水平α=0.05）来确定各因素的影

6、响顺序及其最佳工艺生产条件。4.为了研究某一化学反应温度和反应时间两因素对该产物转化率（%）的影响进行试验，试验数据如下表。反应温度A（℃）反应时间B(min)3003504002052956348898130887076926278试分析确定反应温度、反应时间及反应温度和反应时间的交互作用对该产物转化率的影响是否显著（显著性水平α=0.05）5.吴宝国等（1991年）为了改善木素基乳化剂的乳化性能，考虑四种添加剂和一种乳化剂A、B、C、D、E五个因素，观察指标为表面张力δ(10-3N/cm)。因素水平ABCDE160304040202802020100310010100544

7、055201052000540实验所得结果如下表所示。试验序号12345678表面张力δ45.947.842.846.350.236.842.640.7试验序号910111213141516表面张力δ44.747.742.556.840.745.545.650.717181920212223242541.341.352.554.959.142.542.549.453.8试对上述试验数据进行分析并求出最优化条件。（显著性水平α=0.10）