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《试验设计与数据处理》讲稿_第6章 (精选可编辑).PPS

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1、1,第6章 正交试验设计,主要内容: 一、概述 二、正交试验设计结果的直观分析法 三、正交试验设计结果的方差分析法,正交试验法: 在优选区内利用正交表科学地安排试验点,通过试验结果的数据分析,缩小优选范围,或者得到较优点的多因素试验方法,2,6.1 概述,引例多因素的试验设计问题 指标收率 因素(1)原料A的用量 (2)原料B的用量 (3)液固比C (4)反应温度D (5)反应压力E (6)催化剂的用量F (7)反应时间G (8)搅拌强度H 水平8个因素各取3个水平 进行全面搭配的试验次数为: 38=6561 次 科学问题:能否只做其中一小部分试验,通过数据分析来达到全面试验的效果呢,3,6.。

2、1.1 正交表,一)正交表的代号及含义 常用正交表的形式为: Ln(r m) 式中,L 正交表的符号; n 要做的试验次数; r 因素的水平数; m 最多允许安排的因素个数。 如: L8(27) 完全试验次数:128 L27(313)完全试验次数:1594323,4,二)正交表的形式,1)等水平正交表:指各个因素的水平数都相等的正交表。 如 L8(27),L27(313,2)混合水平正交表:指试验中各因素的水平数不相等的正交表 如 L8(4124) ,L24(3424,5,三)正交表的特点,1) 每一列中,不同的数字出现的次数相等,即对任何一个因素,不同水平的试验次数是一样的,2) 任意两列中。

3、,同一横行的两个数字构成有序数对,每种数对出现的次数是相同,即任何两个因素之间都是交叉分组的全面试验,6,三)正交试验设计的分类,7,6.1.2 正交试验设计的优点,能在所有试验方案中均匀地挑选出代表性强的少数试验方案,通过对这些少数试验方案的结果进行统计分析,可以推出较优的方案,而且所得到的较优方案往往不包含在这些少数试验方案中,对试验结果作进一步的分析,可以得到试验结果之外的更多信息。例如,各试验因素对试验结果影响的重要程度、各因素对试验结果的影响趋势等,8,6.1.3 正交试验设计的基本步骤,包括两部分:一是试验设计;二是数据处理,1)明确试验目的,确定评价指标 (2)挑选因素,确定水平。

4、 (3)选正交表,进行表头设计 (4)明确试验方案,进行试验,得到结果 (5)对试验结果进行统计分析 (6)进行验证试验,作进一步分析,9,6. 2 正交试验设计结果的直观分析法,6.2.1 单指标正交试验设计及其结果的直观分析,例6-2 柠檬酸硬脂酸单甘酯是一种新型的食品乳化剂,它是柠檬酸与硬脂酸单甘酯在一定的真空度下,通过酯化反应制得,现对其合成工艺进行优化,以提高乳化剂的乳化能力。乳化能力测定方法:将产物加入油水混合物中,经充分地混合、静置分层后,将乳状液层所占的体积百分比作为乳化能力。根据探索性试验,确定的因素与水平如表65所示,假定因素间无交互作用,10,1)明确试验目的,确定评价指。

5、标,试验目的提高产品的乳化能力 评价指标单指标:乳化能力,3)选正交表,进行表头设计 a 按水平数选表 b 根据试验特点选表,2)挑选因素,确定水平,11,等水平正交表,2 水平正交表 L4(23)、L8(27)、L12(211). 3 水平正交表 L9(34)、L18(37)、L27(313). 4 水平正交表 L16(45)、L32(49)、L64(421). 5 水平正交表 L25(56). 8 水平正交表 L64(89,表头设计:一个因素占一列,不同因素占不同的列,本例是一个3水平的试验,要选用Ln(3m)型正交表, 有3个因素,不考虑交互作用,m3 ,选L9 ( 34,12,4)明确。

6、试验方案,把各列上的数字1、2、3分别看成是该列因素在各个试验中的水平数每行对应一个试验方案,13,如果将各因素对应的水平的具体数值填上去,则试验方案更加明确,14,5)对试验结果进行统计分析极差分析,计算每个因素中各水平试验结果之和Ki : Ki =(同一列中与i水平有关的试验结果) 计算每个因素中各个水平的平均效果ki: ki = Ki / 同一列中i水平的重复次数 计算极差R : R= max Ki min Ki 或 R= max ki min ki,15,结果分析,16,根据极差的大小,确定因素的主次顺序,极差越大,表示该列因素的数值在试验范围内的变化,会导致试验指标在数值上有更大的变化,所以极差最大的那一列,就是因素的水平对试验结果影响最大的因素,也就是最主要的因素,如果空白列的极差比其他所有因素的极差还要大,说明因素之间可能存在不可忽略的交互作用,17,因素效果趋势图,根据因素水平的变化对试验结果的平均值的影响,可作出因素效果趋势图,18,优方案的确定,优方案在试验范围内,各因素较优的水平组合,优方案为A2B2C2,即: 反应温度110,酯化时间2h,乙种催化剂,19,6。

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