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
2、分散和代表性的特点，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：明确试验目的，确定试验指标；确定因素水平表；选择正确的正交表；确定试验方案；按照试验方案进行试验，获得实验结果；对实验结果进行处理分析
3、：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（）100 200 300 400200 (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 =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
4、验中，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)1 1:17 180 1.1 1.22 1:19 240 0.78 1.53 1:15 210 0.89 1.4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 1 2 3 4 5 6 7 8 9铁水温度（） 1369 1393 1385 1394 1394 1378 1391 1411 1392试对上述试
5、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工艺条件。（显著性水平 =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（ %）1 750 40 10 6 65.22 750 60 12 8 74.23 750 80 14 10 73.34 775 40 12 10 82.55 775 60 14 6 82.66 775 80 10 8 81.17 800 40 14 8 78.68 800 60 10 10 76.39 800 80 12
6、 6 79.1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 =0.05）来确定各因素的影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)300 350 40052 95 632048 89 8188 70 763092 62 78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 =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
7、、C 、D、E 五个因素，观察指标为表面张力 (10 -3N/cm)。因素水平 A B C D E1 60 30 40 40 202 80 20 20 10 03 100 10 10 0 54 40 5 5 20 105 20 0 0 5 40实验所得结果如下表所示。试验序号 1 2 3 4 5 6 7 8表面张力 45.9 47.8 42.8 46.3 50.2 36.8 42.6 40.7试验序号 9 10 11 12 13 14 15 16表面张力 44.7 47.7 42.5 56.8 40.7 45.5 45.6 50.717 18 19 20 21 22 23 24 2541.3 41.3 52.5 54.9 59.1 42.5 42.5 49.4 53.8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 =0.10）
