化学工程与工艺实验数据的处理探讨论文.doc

化学工程与工艺实验数据的处理探讨论文 摘要：数据处理是化学工程与工艺实验的重要环节数据处理方法是否得当、准确往往给实际的生产工作产生较大影响MATLAB软件凭借其强大的功能被广泛应用在化学工程及工艺实验的数据处理中极大的提高了数据处理质量与效果本文探讨化学工程与工艺实验中MATLAB软件数据处理相关知识以供参考 关键词：化学工程；工艺实验；数据处理；分析 MATLAB软件由美国公司开发研制实现了科学数据、矩阵计算以及数值分析的可视化为需要进行数据计算的诸多领域提供高效、全面的解决方法化学工程及工艺实验往往产生较多数据使用MATLAB软件能方便对数据进行处理帮助人们掌握实验规律为实际的正常提供准确的指导 1化学工程与工艺实验数据处理 化学工程与工艺实验与一般的化学实验只重视验证某一原理不同其主要作用在于解决工业生产中实际存在的问题以给工业生产提供指导无论实验时间还是实验规模以及实验数据处理过程均较为复杂由此可见化学工程及工艺实验在人们的生产生活发挥极其重要的作用化学工程与工艺实验涉及较多环节尤其实验数据的处理尤为关键之前对化学工程及工艺实验数据的处理主要采用人工方法进行耗费大量的时间及人力无法满足当今工业生产的需要计算机的出现使得化学工程与工艺实验数据处理效率的提高成为可能尤其以计算机为基础人们开发出了各种数据处理软件使得化学工程与工艺实验数据处理更为简单、方便其中MATLAB软件是诸多数据处理软件最为优秀的一款软件通过在化学工程与工艺实验数据处理方面的应用能化繁为简极大提高数据处理效率使得数据处理精度很好的满足实验需要将数据处理误差控制在合理范围内 2MATLAB在数据处理中的应用 为给化学工程与工艺实验数据处理提供参考接下来对MATLAB软件在数据处理中的具体应用进行探讨 2.1MATLAB的数据处理步骤 （1）数据处理整体框架众所周知每个化学工程与工艺实验的目的存在较大区别所以进行数据处理的步骤以及应用的公式存在较大差别很难使用一个程序完成所有数据处理工作不过通过对多数化学工程与工艺实验数据处理要求进行分析可得出其相似之处即先进行数据输入借助基本数据库进行数据的处理最终完成处理数据的输出针对这些相似之处进行程序设计可简化数据处理过程促进数据处理效率的提高（2）编制数据处理程序数据处理程序是高效处理化学工程与工艺实验数据的基础因此使用MATLAB软件处理化学工程与工艺实验数据时确保编制程序运行的高效性十分重要数据程序编制包括数据输入、处理与作图、构建数据库等环节其中数据输入的实现主要借助input函数加以实现例如需要输入实验环境中不同湿度参数时可这样设置t=input（请输入实验中环境湿度数据）输入函数多以矩阵方式形式呈现处理与作图是化学工程和工艺实验数据处理中重要的一环原因在于实验获得的数据一般为离散数据需使用多种拟合方法对其进行拟合处理其中最小二乘法是应用率较高的拟合方式接下来的探讨主要基于最小二乘法拟合进行探讨以化学工程与工艺实验产生的（x1y2）离散数据为例利用最小二乘法对其进行拟合处理得到自变量、因变量x、y并以y=f（x）为输入函数关系其依据的思路为使得（f（x1）y1）2以及离散数据中x1的残差平方取得最小值原因在于实验期间难免受外界因素影响导致一些实验误差的出现而使用最小二乘法并不需要对输入函数y=f（x）进行全部的离散数据（x1y1）不过需要（f（x1）y1）2以及离散数据中x1的残差平方取得最小值由最小二乘法拟合方法可知化学工程与工艺实验中采用最小二乘法可满足数据处理要求另外化学工程和工艺实验中有时会对流体流动阻力状况的研究即对流体的流动阻力进行测试而后进行针对性处理获得雷诺准数（Re）以及摩擦系数的离散数据同样适用最小二乘法拟合得到连续的曲线以此为基础将对应的图形画出考虑到雷诺准数（Re）与摩擦系数为成双对函数所以可得=c+aReb尤其当a、b、c均为常数时此时令c=0可得=aReb,又因Re和是成双对函数因此log=loga+blogRe在此基础上可使用MATLAB中polyfit（）函数进行线性拟合处理实现对化工数据处理程序的基础（3）数据库的构建采用以上思路对MATLAB数据处理程序进行设计在实验过程中只是获得在特定湿度条件下的实验参数而在实际生产中所受的影响因素多而复杂不可能稳定在设计好的湿度条件下这就考虑如何取得相近数据的问题假设其符合线性关系使用外推或内插方式计算得出实验物性数据参数文中探讨的化工实验中设计的程序已经考虑到实验湿度、粘度、密度等参数进行拟合构建较为完整的数据库因此对化学工程与工艺实验数据处理操作只需按照提示将湿度参数输入系统中程序便自动运行计算得出该湿度条件下相关数据大大的提高数据处理效率为确保设计数据处理程序的合理性数据处理程序设计完成且对应的数据库构建完成后需要输入相关数据对程序的运行状况进行验证以及时分析出程序设计的不合理之处并及时进行改进通过对设计程序进行反复的优化便可应用在化学工程与工艺实验的数据处理中 2.2MATLAB的数据处理误差分析 经上文分析将MATLAB软件应用在化学工程和工艺实验数据处理中可获得预期的数据处理效果但MATLAB软件对数据的处理建立在对实验数据正确采集的基础上因此需要保证化工实验数据采集的准确性将误差控制在合理水平考虑到化工实验经过的步骤较多使用较多的测量仪器实验人员操作中难免出现误差这就要求实验人员结合具体的实验内容明确实验的具体步骤以及影响数据误差的因素在实验中加以准确把握首先保证实验取样的合理性化工实验取样的合理性包括很多内容如使用专门的工具进行取样保证取样位置的合理选取即取样应具有一定的代表性同时严格依据相关规范进行取样操作保证每个取样环节操作的正确性其次注重对样品进行正确处理取样操作完成后对样品操作是否合理、规范会给实验数据造成影响因此化工实验对样品进行破碎、混匀、缩小等操作时应由经验丰富的实验人员严格按照规范进行操作最后校准所用的测量仪器化学工程与工艺实验过程中使用的各种测量仪器这些仪器测量精度以及性能往往给实验数据产生较大影响因此化工实验前要求实验人员对使用的测量仪器进行认真的检查部分对测量精度要求较高的实验应对所用仪器进行校准确保测量误差在允许的范围内另外为进一步提高实验的准确性可根据规范标准设计相关的对照实验对实验结果进行校正消除系统产生的误差当然为减少偶然误差化工实验中还进行多次实验通过多次实验求取平均值以达到降低实验误差的目的 3结语 数据处理是化学工程与工艺实验的关键环节采取正确的方法使用专门的数据处理软件在保证数据处理结果满足要求的基础上可明显提高数据处理效率本文通过研究得出以下结论：（1）数据处理在化学工程与工艺实验中的重要性不言而喻当前常使用MATLAB软件对实验中产生的数据进行处理简化数据处理流程的同时促进数据处理效率的明显提升使用MATLAB软件处理数据时关键在于编写合理的数据处理程序因此应根据实验要求进行全面的分析确保编写程序的合理性处理数据效率的高效性（2）使用MATLAB软件对化学工程与工艺实验数据进行处理时为保证处理结果的准确性应严把数据采集环节即在取样以及样品处理过程中应严格依据规范进行尤其应注重校准所用的测量仪器确保所用仪器处于最佳状态另外根据实际情况还可采取设置对照实验多次实验求平均值的方法降低实验数据的误差为数据处理的