 |
Обработка опытных данных и составление отчёта
|
|
|
|
1. Прежде чем перейти к обработке экспериментальных данных, необходимо убедиться, что результаты измерений воспроизводимы, т. е. установить, не было ли на них влияния неучтённых величин. С этой целью следует обработать данные параллельных опытов по измерению частоты вращения на основе экспериментально-статистических методов исследования. Для этого необходимо записать измерения частоты вращения в табл. 3.
Таблица 3
| № опыта | Частота вращения | Среднее значение n, об/мин | Дисперсия, S 
| ||
| n 11 | n 12 | n 13 | n 1 | S 
| |
| n2 1 | n2 2 | n2 3 | n2 | S 
| |
| . | |||||
| . | |||||
| j | nj 1 | n j2 | n j3 | n j | S 
|
| . | |||||
| . | |||||
| n 81 | n 82 | n 83 | n 8 | S  
|
Таким образом, проведено e серий параллельных опытов (e = 8), включающих U измерений частоты вращения (U = 3).
Для каждой серии параллельных опытов вычислить среднее арифметическое значение измеренной частоты вращения
. (5)
Для каждой серии затем вычислить оценку дисперсии
. (6)
Для проверки воспроизводимости опытов найти расчетный критерий Кохрена как отношение наибольшей из оценок дисперсий к сумме всех оценок дисперсий
(7)
Значения теоретического критерия Кохрена G т приведены в табл. 3. Они соответствуют доверительной вероятности (P = 0,95), с которой принимается гипотеза о воспроизводимости опытов.
Таблица 3
| Степень свободы f 2 = e | Степень свободы f 1 = U –1 | |||||
| 0,9985 0,9669 0,9065 0,8412 0,7808 0,7271 0,6798 0,6385 | 0,9750 0,8709 0,7679 0,6838 0,6161 0,5612 0,5157 0,4775 | 0,9392 0,7977 0,6841 0,5981 0,5321 0,4800 0,4377 0,4027 | 0,9057 0,7457 0,6287 0,5440 0,4803 0,4307 0,3910 0,3584 | 0,8584 0,7071 0,5895 0,5063 0,4447 0,3907 0,3595 0,3286 | 0,8534 0,6771 0,5598 0,4783 0,4184 0,3726 0,3362 0,3067 |
|
|
|
Значения G т определить, исходя из числа степени свободы f 2 = e и f 1 = (U –1) по табл. 7.
Если выполняется условие G p 
G т, то опыты считаются воспроизводимыми. В этом случае можно рассчитать генеральную дисперсию воспроизводимости
. (8)
Если опыты невоспроизводимы, то можно попытаться достигнуть воспроизводимости выявлением и устранением источников нестабильности эксперимента, а также использованием более точных методов и средств.
В общем случае рассмотренная методика оценки воспроизводимости опыта имеет универсальный характер и может быть использована при любых экспериментальных исследованиях. При этом минимальные значения величин e и U берутся от 2 до 4.
2. По данным экспериментов построить график зависимости мощности холостого хода Nx от частоты вращения мешалки: N x = f(n).
3. Рассчитать полезную мощность, потребляемую мешалкой при перемешивании жидкости по заданной частоте вращения рабочего элемента (табл. 5). N x – определить из графика N = N p – N x.
4. Для каждого опыта рассчитать по формуле значения критериев Eu м и Re м.
5. На основании вычисленных значений Eu м и Re м построить график зависимости lg Eu м от lg Re м и определить значение величин c и k, входящих в критериальное уравнение. Прологарифмировав уравнение, получить уравнение прямой линии в логарифмических координатах
(9)
Показатель степени определяется как тангенс угла наклона 
к оси абсцисс (рис. 9.). Так как угол находится во второй четверти, то тангенс этого угла – отрицательная величина, а следовательно, и k – отрицательная величина.
lg Eu м
lg Rе м
Рис. 2. Зависимость lg Eu м = f (lg Re м)
Постоянная с находится как отрезок, отсекаемый прямой на оси координат, или из уравнения при известном k. Если c определяется с использованием уравнения, то необходимо рассчитать 3–5 значений c и найти из них среднее.
Примечание
При построении графика по рис. 2 необходимо выполнить следующие условия:
|
|
|
– оси координат должны начинаться от нуля;
– масштабы по осям должны быть одинаковые.
Данные расчётов внести в отчётную табл. 4
Таблица 4
| № опы-та | Частота вращения n, об/с | Мощность холостого хода N x, Вт | Потребляемая мощность N, Вт | Eu м | lg Eu м | Re м | lg Re м | N рас, Вт | D |
6. Записать полученное критериальное уравнение, подставив в него экспериментально определённые величины c и k. Рассчитать по формуле мощность, потребляемую мешалкой при заданной частоте вращения, и сравнить с экспериментально полученными значениями (табл. 8).
7. Оценить адекватность полученного критериального уравнения. Рассчитать отношение, которое позволит оценить погрешность полученного критериального уравнения (в процентах)
. (10)
Построить корреляционный график зависимости N рас = f (N).
Контрольные вопросы
1. Промышленное значение процесса перемешивания.
2. Типы механических мешалок.
3. Какие параметры оказывают основное влияние на расход мощности при перемешивании?
4. Вид и практическое значение обобщённого критериального уравнения для процесса перемешивания.
5. Порядок выполнения работы.
6. Почему при обработке данных более рационально применять логарифмическую систему координат?
7. Порядок проверки воспроизводимости опытов и её значение при проведении экспериментальных исследований.
Лабораторная работа №2
|
|
|
