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  1. Origin8.0軟件在化工原理實驗數據處理中的應用

    發布時間:2014-03-16
    資源大小:0.38 MB
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    資源內容概述:運用Origin8.0軟件對化工原理干燥實驗中的數據進行處理、作圖并對圖形進行分析。運用該軟件處理實驗數據解決了化工原理實驗中數據多、處理麻煩、手工作圖誤差大的問題,且結果完

    Origin8.0軟件在化工原理實驗數據處理中的應用主要包含的內容:

    運用Origin8.0軟件對化工原理干燥實驗中的數據進行處理、作圖并對圖形進行分析。運用該軟件處理實驗數據解決了化工原理實驗中數據多、處理麻煩、手工作圖誤差大的問題,且結果完全符合實驗要求。

    化工原理實驗是配合化工原理課堂理論教學設置的實驗課,運用課堂學過的化工基本理論,通過實驗從實踐中進一步學習、掌握和運用基本理論,分析實驗過程中的各種現象和問題,培養學生實際動手操作實驗設備的能力,分析、歸納、整理實驗結果及撰寫實驗報告的能力,以及嚴肅認真、實事求是的工作作風。化工原理實驗是培養學生工程設計能力、工程實踐能力以及創新能力的重要教學環節,與理論課具有同等重要的教學地位。

    化工原理實驗實驗中常見的數據處理有:①公式計算;②用實驗數據作圖或對實驗數據計算后作圖;③線性擬合,求截距或斜率;④非線性曲線擬合。多年來,學生在處理實驗數據時,一直采用坐標紙手工作圖,費時費力,且誤差較大,同時由于是專業基礎性實驗,測得的數據有一定的系統誤差,兩方面原因導致最終結果誤差更大。

    隨著計算機應用的深入發展,計算機作圖軟件越來越多。利用Origin 8.0軟件可方便地進行作圖、線性擬合、非線性曲線擬合等數據處理,能夠滿足化工原理實驗數據處理的要求,在實驗數據處理時,可根據數據圖形的形狀和趨勢選擇合適的函數和參數,以達到最佳擬合效果。下面介紹用Origin 8.0軟件對化工原理廂式干燥實驗數據處理的方法。

    1、化工原理干燥實驗的內部擴散機制

    當含水均勻的物料與干燥介質接觸時,使濕物料表面水分汽化,因而形成了物料內部與表面的濕度差,物料內部的水分借擴散作用向表面移動而在表面汽化,汽化的水分通過氣膜層被干燥介質及時帶走,水分自內部向表面擴散與表面汽化是同時進行的。干燥的初期由于物料含水量大,表面存在液態水,且干燥受表面汽化控制,熱空氣傳給物料的熱量正好等于水分汽化所需的熱量,所以物料表面的溫度始終保持為空氣的濕球溫度。干燥速率是指單位時間內單位干燥面積上去的水分量,其干燥速率為

    Origin8.0軟件在化工原理實驗數據處理中的應用

    式中:NA———干燥速率,kg/m2·S

    A———試樣的表面積,m2

    Gc———試樣的絕對干物料質量,kg

    整個干燥過程可分為恒速干燥與降速干燥兩個階段,每個干燥階段的傳熱、傳質有各自的特點。

    2、化工原理干燥實驗的數據處理

    2.1、原始數據記錄

    實驗原始數據記錄見表1。

    物料:青磚;

    尺寸(長寬高):65mm×29mm×21mm;

    絕干質量:GC:83.0726g;

    開始濕試樣質量GS:91.7185g;

    平衡時所含水分的質量:3.8459g;

    表面積:7.718×10-3m2。

    表1 質量變化與干燥時間的測試數據

    質量變化與干燥時間的測試數據

    2.2、數據輸入及設置

    啟動Origin 8.0,把測量數據ΔW/g和τ/s分別鍵入Origin 8.0工作表Datal中的A、B列。在Origin 8.0標準工具欄內單擊“AddNewColumns”按鈕,工作表增加一列。而本實驗需要將工作表增加6列(C、D、E、F列)。

    設置H列(自由含水量)的數據,通過右擊數列H的標題欄,從打開的快捷菜單中選擇“SetColumnValues”,Origin8.0將彈出“SetColumnValues”對話框,在“Col(D)=”文本框內,鍵入“(91.7185-83.0726-Col(F)*0.4-3.8459)/83.0726”的數學表達式,單擊“OK”按鈕關閉對話框,則完成數列D值的設置,同樣方法,在“Col(E)=”文本框內,鍵入“(0.4/(7718*col(A)))*103”的數學表達式,完成數列E值的設置。分別雙擊各列標題欄,在彈出的“WorksheetColumnFormat”對話框內,設置ColumnLabel,A、B、C、D、E、F列分別設置為“時間間隔”、“質量變化”、“干燥時間、“自由含水量”、“干燥速率”、“實驗次數”,結果見表2。

    表2 Origin8.0工作表

    Origin8.0工作表

    2.3、繪制干燥曲線和干燥速率曲線

    2.3.1、繪制干燥曲線

    選中C列的數據,通過右擊數列的標題欄,從打開的快捷菜單中選擇“SetAs”后再選擇“X”,同樣的方法,將D列數據設置為“Y”。單擊菜單“Plot”,從彈出的下拉菜單中選擇“LineSymbol”,Origin8.0將會在隨之打開的繪圖窗口Graph1中繪制好C-D的曲線圖,稍作修飾如圖1所示。

    干燥曲線

    圖1 干燥曲線(C-D)

    2.3.2、繪制干燥速率曲線

    選中D列的數據,通過右擊數列的標題欄,從打開的快捷菜單中選擇“SetAs”后再選擇“X”,同樣的方法,將E列數據設置為“Y”。單擊菜單“Plot”,從彈出的下拉菜單中選擇“LineSymbol”,Origin8.0將會在隨之打開的繪圖窗口Graph1中繪制好D-E的曲線圖,稍作修飾如圖2所示。

    干燥速率曲線

    圖2 干燥速率曲線(D-E)

    3、結論

    由于化工原理干燥實驗數據多,且間隔分布小,不利于作圖與觀察,學生實驗后,手工處理數據太費時,實驗數據處理誤差大,且有較多的人為因素。使用Origin8.0軟件處理實驗數據,減少實驗數據的處理時間,同時能夠符合實驗的要求。使用Origin8.0軟件直觀簡便,在繪圖同時還可進行數據處理與圖形分析。除上述介紹的功能外,Origin 8.0軟件還具有數據管理、分析、繪制多層圖,以及三維繪圖等功能。因此,對于化工原理其他實驗中的數據均能處理,只要掌握Windows操作系統的學生完全可以自行操作,由此激發了學生利用計算機處理實驗數據的興趣,培養了他們運用現代技術手段學習化工原理課程的能力。

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