化学实验数据的计算机处理.pdf

第 4 部分 实验数据的计算机处理4.1 用 Excel 处理化工原理实验数据4.1.1 Excel基础知识(1) 在单元格中输入公式【例】试计算3361010528/14159.3方法： 在任意单元格中输入“=3.14159/28*5^6*1e3*1e-3” ， 结果为 1753注意： a. 一定不要忘记输入等号“=”； b. 公式中需用括号时，只允许用“() ” ，不允许用“ {} ”或“ [] ” 提醒：a. 若公式中包括函数，可通过“插入” 菜单下的选 “函数” 命令得到； b.1e3 103；1e-3 10-32) 处理化工原理实验数据时常用的函数a. POWER(number,power)powernumber提示：可以用“ ^”运算符代替函数POWER 来表示对底数乘方的幂次，例如 5^2 b. SQRT(number)number，EXP(number) numberec. LN(number))ln( number，LOG10(number) )lg( number(3) 在单元格中输入符号【例】在单元格A1中输入符号“λ”方法一： 打开“插入”菜单→选“符号”命令插入希腊字母λ 。

提醒： 无论要输入什么符号，都可以通入“插入”菜单下的“符号”或“特殊符号”命令得到方法二： 打开任意一种中文输入法, 用鼠标单击键盘按钮，选择希腊字母, 得到希腊字母键盘，用鼠标单击λ键4.1.2 Excel处理基本化工原理实验数据示例4.1.2.1 流体流动阻力实验(1) 原始数据实验原始数据如图4.1 所示图 4.1 流体流动阻力实验原始数据(2) 数据处理物性数据查附录一得18.5 ℃下水的密度与粘度分别为998.5kg/m3和 1.0429 mPa.s 数据处理的计算过程a. 插入 2 个新工作表插入 2 个新工作表并分别命名为“中间运算表”和“结果表”，将“原始数据表”中第7 至 18 行内容复制至“中间运算表”b. 中间运算过程在 C4:P4 单元格区域内输入公式在单元格G4中输入公式“ =C4-D4”——计算直管压差计读数(R1) ；在单元格H4中输入公式“ =E4-F4”——计算局部压差计读数(R2) ；在单元格I4 中输入公式“ =B4/324.15 ” ——计算管路流量(/FqV) ；在单元格J4 中输入公式“ = 4*I4*1e-3/3.14159/(0.021^2)” ——计算流体在直管内的流速 ()/(42dquV；在单元格K4 中输入公式“=4*I4*1e-3/3.14159/(0.032^2)” ——计算流体在与闸阀相连的直管中的流速()/(42dquV) ；在单元格L4 中输入公式“ =(13600-998.5)*G4/998.5” ——计算流体流过长为2 m ，内径为 21 mm直管的阻力损失(/)(/11gRphif) ；在单元格M4 中输入公式“=(1477.5-998.5)*H4/998.5” ——计算流体流过闸阀的阻力损失 (222() /()/fihgzpgR) ；在 单 元格N4 中 输入公式 “ =L4*0.021/2*2/(J4^2)*1e2”— — 计算 摩擦 系 数()/2()/(2111uldhf)；在单元格O4中输入公式 “=M4*2/(K4^2) ” ——计算局部阻力系数()/2222uhf；在单元格P4 中输入公式“=0.021*J4*998.5/1.0429e-3*1e-4” ——计算流体在直管中流动的雷诺准数()11ud Re。

选定 I4:P4 单元格区域 ( 如图 4.2 所示 ) ， 再用鼠标拖动P4单元格下的填充柄( 单元格右下方的“ +”号 ) 至 P13，复制单元格内容，结果见图4.3 图 4.2 选定单元格I4:P4 图 4.3 复制 I4:P4单元格内容后的结果c. 运算结果将“中间运算表”中A4:A13，N4:N13，O4:O13，P4:P13 单元格区域内容复制至“结果表” ，并添加E列与 F 列，其中E2=B2*1e4，F2=C2*100，运算结果见图4.4 图 4.4 流体流动阻力实验结果表实验结果的图形表示——绘制λ-Re 双对数坐标图a. 打开图表向导选定 E2:F11 单元格区域，点击工具栏上的“图表向导”( 图 4.5) ，得到“图表向导—4步骤之 1—图表类型”对话框(图 4.6) b. 创建 λ-Re 图点击“下一步” ，得到“图表向导—4 步骤之 2—图表源数据”对话框( 图 4.7) 若系列产生在“行” ，改为系列产生在“列”点击“下一步” ，得到“图表向导—4 步骤之 3—图表选项”对话框( 图 4.8), 在数值x 值下输入Re，在数值y 值下输入 λ点击“下一步”，得到“图表向导— 4 步骤之 4—图表位置” 对话框 ( 图 4.9) ，点击“完成” ，得到 直角坐标 下的“ λ-Re”图 ( 图 4.10) 。

图 4.5 图表向导图 4.6 图表向导之步骤一图 4.7 图表向导之步骤二图 4.8 图表向导之步骤三图 4.9 图表向导之步骤四图 4.10 λ~Re关系图图 4.11 结果图③ 修饰 λ~Re 图清除网格线和绘图区填充效果——选定“数值Y 轴主要网格线” ，点击Del 键，选定绘图区，点Del 键，结果见图4.11 将 X、Y 轴的刻度由直角坐标改为对数坐标——选定X 轴，点右键，选择坐标轴格式得到“坐标轴格式”对话框，根据Re的数值范围改变“最小值”、 “最大值”，并将“主要刻度”改为 “10” ， 并选中 “对数刻度” ， 从而将 X轴的刻度由直角坐标改为对数坐标( 图 4.12) 同理将 y 轴的刻度由直角坐标改为对数坐标，改变坐标轴后得到结果图( 图 4.13) 图 4.12 坐标轴格式对话框图 4.13 将 x、y 轴改为对数刻度用绘图工具绘制曲线——打开“绘图工具栏”( 方法： 点击菜单上的“视图”→选择“工具栏”→选择“绘图”命令) ，单击“自选图形”→指向“线条”→再单击“曲线”命令 ( 图 4.14) ，绘制曲线 ( 方法： 单击要开始绘制曲线的位置，再继续移动鼠标，然后单击要添加曲线的任意位置。

若要结束绘制曲线，请随时双击鼠标)，得到最终结果图( 图 4.15) 0.010.10100001000001000000Reλ图 4.14 打开曲线工具图 4.15 λ~Re关系图4.1.2.2 离心泵特性曲线测定实验(1) 原始数据实验原始数据如图4.16 所示图 4.16 离心泵性能测定实验原始数据(2) 数据处理物性数据查附录一得18.6 ℃下水的密度为998.2kg/m3实验数据处理的计算过程a. 插入 2 个新工作表插入 2 个新工作表并分别命名为“中间结果”和“结果与图”，将“原始数据”中第6至 22 行内容复制至“中间结果”表b. 中间运算过程在 F4:L4 单元格区域内输入公式在单元格 F4 中输入公式“ =B4/320.40 ” ——计算流量 (/Fqv) ；在单元格J4 中输入公式“=4*F4*1e-3/3.14159/(0.04^2)” ——计算流体在吸入管路中的流速 (211/4dquV)；在单元格 H4中输入公式“ =4*F4*1e-3/3.14159/(0.032^2)” ——计算流体在压出管路中的流速 (222/4dquV) ；在单元格I4 中输入公式“=(C4+D4)*1e6/998.2/9.81+(H4^2-G4^2)/2/9.81”——计算扬程 ( guugpp He22122压真) ；在单元格 J4 中输入公式“=15*E4*1e-3 ” ——计算轴功率Pa；在单元格K4 中输入公式“=998.2*9.81*F4*1e-3*I4*1e-3”——计算有效功率(gqH)；在单元格 L4 中输入公式“=K4/J4*100 ” ——计算效率 (aePP /)；选定 G4:L4 单元格区域，再用鼠标拖动L4 单元格下的填充柄至L18。

完成单元格内容的复制，运算结果见图4.17 图 4.17 离心泵性能测定运算结果图 4.18 离心泵的性能参数实验数据的图形表示a. 准备绘图要用的原始数据将“中间结果”工作表中的F、I 、J、L 列数据复制至“结果与图”工作表( 图 4.18) b. 创建泵特性曲线选择单元格区域B4:E18，按图表向导作图(图 4.19) 图 4.19 泵特性曲线草图图 4.20 次坐标轴的选定c. 修饰泵特性曲线将轴功率置于次坐标轴——选定系列2( 轴功率 ~流量关系曲线) ，单击鼠标右键， 选择“数据系列格式” ，得到“数据系列格式”对话框( 图 4.20) ，打开“坐标轴”选项，选择“次坐标轴” ，得到图 4.21 图 4.21 将 Pa~qV曲线置于次坐标轴后的结果添加标题 ——将鼠标置于“绘图区”，菜单栏上显示“图表”菜单→点击“图表选项”命令，得到“图表选项”对话框( 图 4.22) 图 4.22 添加标题添加实验条件、图例，得到泵特性曲线结果图( 图 4.23) 图 4.23 泵特性曲线结果图4.1.2.3 过滤实验(1) 原始数据原始数据见图4.24图 4.24 过滤实验原始数据(2) 数据处理方法一依据：eq K K2 )(1111a. 中间运算过程与结果在单元格 D5中输入：“=C5+D4 ” ，并将该公式复制至“D6：D11 ” ；求累积滤液体积；在单元格 E5 中输入：“=B5+E4 ” ，并将该公式复制至“E6：E11” ；在单元格 F5 中输入：“=D5*1e-6 /$B$2”, 并将该公式复制至“F6：F11” ；在单元格 G6中输入：“=F6+$F$5”, 并将该公式复制至“G7 ： G11 ” ；在单元格H6中输入：“=(E6-$E$5)/(F6-$F$5)” ，并将该公式复制至“H7 ：H11” 。

实施以上步骤后得到图4.25 图 4.25 恒压过滤实验数据处理结果b. 创建)(~)/()(111图以 G6 ：H11单元格区域内容作图，结果见图4.26 图 4.26 创建111() /() ~ ()关系曲线c. 添加趋势线与趋势方程单击数据系列， 菜单栏上显示 “图表” 菜单→点击该菜单下的“添加趋势线” 命令，得到“添加趋势线”对话框( 图 4.27) 在“类型”选项卡上，单击“线性”选项；打开“选项”选项卡，选中“显示公式”与“显示R平方值”选项，如图4.28 所示；单击“确定”按钮，得到图4.29 将 y 改成)/()(11，x 改成)(1，得到最终结果图( 图 4.30) 图 4.27 “添加趋势线”对话框图 4.28 添加趋势线之选项卡图 4.29 添加趋势线后的过滤实验结果图图 4.30 经修饰后的过滤实验最终结果图d. 求恒压过滤常数因eq K K2)(1111，而实验结果为07.865)(77924111 ，所以779241K，07.8652eq K，解得：510283.1Km2/s ， ，310551.5eqm3/m2方法二：依据：eq Kq Kq22a. 中间运算过程与结果在单元格 D31中输入：“=C31*1e-6/$B$28 ” ，并将该公式复制至“D32：D37” ；在单元格 E31 中输入：“=D31+E30 ” ，并将该公式复制至“E32：E37” ；在单元格 F32 中输入：“=(E32+E31)*0.5”, 并将该公式复制至“F33：F37” ；在单元格 G32中输入：“=B32/D32”, 并将该公式复制至“G33 ： G37 ” ；实施以上步骤后得到图4.31 。

图 4.31 用方法二计算所得过滤实验计算结果b. 创建 ~/图，添加趋势线与趋势方程(图 4.32) 图 4.32 用方法二计算所得过滤实验最终结果图c. 求恒压过滤常数因eq Kq Kq22，而实验结果为05.644163329q q，所以1633292K，05。