进行化工原理实验，首先遇到的是实验设备的使用问题，其次是测取数据的问题，第一个问题散见于各个实验中。下面介绍带有共性的问题，例如，应该测取哪些数据？如何读取和记录？记录的数据又如何整理、分析为实验结论等等。

一、实验中应测取哪些数据

1、凡是影响实验结果或者数据整理过程所必需的数据，都必须测取。它包括大气条件、设备有关尺寸、物料性质及操作数据等。

2、有些数据不必直接测取，可以从测取的某一数据导出或从手册中查到。例如测出水温后，可查出水的粘度和密度等数据。

二、读取和记录数据应注意的问题

1、事先必须拟好记录表格，表格应简明扼要而又符合实验内容的标题名称。

2、表格中应注明各项物理量的名称、符号及单位。化工数据中，有的数量很大或很小，如二氧化碳的亨利系数E，用科学记数法表示：20℃时，E=1.42×10^-8[Pa]。当列表时，项目名称写为E×10^-8，单位记作[Pa]，而表中数字写为1.42，即E×10^-8=1.42[Pa]。也可以如下法表示，项目名称为E，单位记作[×10^-8Pa]，表中数字仍为1.42。

3、实验时一定要等操作稳定后，才开始读数，条件改变后，要等操作再次稳定后再读数，不稳定情况下所读取的实验数据是不可靠的。

4、数据记录必须真实地反映仪表的精确度。一般要记录至仪表上最小分度以下一位数。例如温度计最小刻度为1℃，读出某一温度应为25.5℃，若温度恰好在25℃，也应写为25.0℃，有效数字为三位。

5、实验直接测量或计算的结果，该用几位数字表示，是件很重要的事。有人认为数值在小数点后面的位数越多越准确，其错误在于没有弄清小数点的位置与所用测量单位的大小有关，而与测量的准确性无关。例如长度记录为0.314m和314mm，其准确度完全相同。还有人认为，计算结果保留位数越多越准确，其错误在于不了解在一定仪表条件下，所测得数据只能具有一定的准确度，绝不应该过多地保留位数，以致使计算的准确度超过测量仪器的精度。例如传热实验中，蒸汽温度T=120.5℃，空气进、出口温度为24.4℃和79.7℃，则对数平均温度差△t_m=64.6℃。若保留位数过多，写作△t_m=64.55℃，则超出了温度计的测量精度，是不科学的。

三、实验数据的处理

记录下的原始数据通常要进行运算，或以列表法表示，或以图示法表示，或以经验公式表示。因此，取得实验数据后，还要正确地处理这些数据，才能获得应有的结果。

1、数据的运算

（1）在计算中应注意有效数字和单位换算。

（2）数据运算中应采用常数归纳法，即计算公式中的许多常数归纳为一个常数对待。例如管路计算中，由于流量改变而导致雷诺准数的改变，因为

,,故。

计算时先求出B值，依次代入V_S，即可求出相应的Re值。

2、数据处理

（1）列表法

利用列表法表达实验数据时，表头栏目应写明所测物理量名称、符号、单位，自变量选择时最好能使其数值依次等量递增。

（2）图示法

利用图示法表示实验数据有许多优点。首先它能清楚地显示所研究对象的变化规律与特点，如极大、极小、转折点、周期性等。其次可利用足够光滑的曲线，作图解微分和图解积分。第三可通过适当地坐标变换，求出经验方程式。图示法在化学工程实验数据整理中具有特殊重要的地位。下面将列专题介绍。

（3）经验公式法

实验数据用经验公式表达，使实验规律更加定量化。经验公式本身是客观规律的一种近似描述，是进一步探讨的线索和依据。

建立经验方程式的基本步骤如下：

①将实验测定的数据加以整理与校正。

②选出自变量和因变量，并绘出曲线。

③由曲线的形状，根据解析几何的知识，判断曲线的类型。

④确定公式的形式，并将曲线通过改变坐标方法，变换成直线关系。常见例子如表1所示。

⑤用图解法或解析法来决定经验公式中的常数。

表1   坐标变换示例表

【示例1】在蒸汽—空气换热实验中，要将给热系数a与管内流速u的关系，整理成如下形式：

即

式中：a，管壁对空气的给热系数，W/（m².K）；

λ，空气的导热系数，W/（m.K）；

d，管内径，m；

u，空气流速，m/s

ρ，空气密度,kg/m³;

μ，空气粘度，kg/(m.s)；

Nu，努塞尔特准数；

Re­，雷诺准数；

A、n，经验公式的系数。

数据记录如表2所示。

表2   传热数据记录表

序 号	流量示值 R，mm	计前表压 P表，Pa	热电偶示值，Et，mV
			蒸汽或壁	空气进口	空气出口
1 2 3 4 5 6	70.0 50.0 35.0 25.0 15.5 8.5	4080 3906 4599 5093 5960 6440	5.332 5.338 5.338 5.34 5.342 5.332	1.006 0.986 1.03 1.05 1.096 1.112	3.348 3.40 3.478 3.54 3.624 3.708

管径d=0.0178m，管长L=1.224m；流量系数C′=0.001233；室温t=13℃；大气压强Pa=101330Pa。

以第一组数计算举例。

=1.233kg/m³

所有计算结果见表3。

表3    传热数据整理表

序 号	温度，℃			对数平 均温差 Δtm，℃	密度 ρ，kg/m3	质量 流量 G，kg/s	雷诺数 Re	努塞尔 特准数 Nu
	蒸汽，T	进口，t1	出口，t2
1 2 3 4 5 6	120.4 120.5 120.5 120.5 120.5 120.5	24.9 24.4 25.4 26.6 27.4 26.2	78.6 79.7 81.4 82.7 84.6 86.4	65.0 64.6 63.0 61.9 60.1 58.6	1.233 1.234 1.237 1.240 1.246 1.250	0.01145 0.00969 0.00811 0.00687 0.00542 0.00402	41570 35160 29301 24801 19473 14443	87.3 76.3 66.2 57.7 47.4 36.8

用双对数坐标用图，如图1所示。

​	​
​

由

∴lgNu=nlgRe+lgA                          (1)

由图1得斜率

∴lgNu=0.824lgRe+lgA

将第一组数据代入上式，则

lgA=lg87.3-0.824×lg41570=-1.865

∴A₁=0.0136

分别将第二组至第六组数据代入，求得A₂，A₃，…，取平均值， A=0.0138

（2）

式(2)是用图解法得到的经验公式。此式亦可用最小二乘法计算。首先将方程（1）线性化处理：lnNu=nlnRe+lnA

令y=lgNu，x=lnRe，b=lnA

则y=nx+b

这就将指数关系转化为一元线性回归问题，根据一元线性回归原理：

式中：N,数据的组数，此题中N=6。

我们根据表3中的Re～Nu的6组数据，分别将Re与Nu取自然数，然后计算有关项目，并列在表4中。

表4    最小二乘法计算表

（3）

比较（2）和式（3），说明无论是图解法还是回归分析法，所得经验公式是一致的。

四、实验数据的图示法

常选横轴为自变量，纵轴为因变量。坐标分度的选择，要反映出实验数据的有效数字数位，并要求方便易读。分度坐标不一定从零开始，而应使图形占满坐标纸为宜。同一幅面上，可以有几种不同单位的纵轴的分度。不同纵轴的分度，应使曲线不至于交叉重叠。

1、直角坐标图示法。化工原理实验中的干燥速率曲线、泵性能曲线和过滤曲线，均采用直角坐标图示法。本书以泵性能曲线的标绘为例，说明直角坐标图示法。

【示例2】泵性能实验测定的数据如表5所示。泵入口与出口管径为d=0.04m；真空计与压力表接口的垂直距离为h₀=0.1m；水温t=20℃；查水的密度ρ=998kg/m³。

表5    泵性能实验数据表

序 号	流量 Q10-3m3/s	真空度 mm	压力 kg/cm2	实际功率 N，W	扬程 He,m	有效功率 Ne,W	效率 η，%
1 2 3 4 5 6 7 8	0 0.68 0.96 1.65 2.07 2.77 3.46 4.72	83 95 100 119 135 168 215 317	2.16 2.17 2.17 2.15 2.07 1.89 1.64 1.07	403 500 553 698 780 902 1007 1143	22.83 23.09 23.16 23.42 22.64 21.28 19.42 15.11	0 154 218 378 459 577 658 698	0 30.75 39.36 54.20 58.81 64.00 65.33 61.09

以第二组数据计算举例。由于

将表5中数据：He～Q，N～Q，η～Q分别标绘在图2中，得到泵性能曲线。

2、双对数坐标图示法。一般是横坐标与纵坐标均采用常用对数分度，在化学工程实验中应用十分广泛。例如，流体流动阻力实验中的λ～Re 曲线，吸收实验中△p～u曲线，传热实验中的Nu～Re曲线等等，均采用双对数坐标图示法。下面以流体流动阻力实验中λ～Re曲线的标绘为例，说明双对数图示法。

【示例3】流体阻力实验测定的数据，如表6所示。管内径d=0.04m；直管压点距离l=4m；水温t=20℃。

表6   阻力测定数据表

以第三组数据计算举例。水温20℃时，查手册得：μ=1.005×10^-3kg/(m·s)；ρ=998.2kg/m³。

    =3.163×10⁷Vs=3.163×10⁷×2×10^-3=63260

将计算结果也列在表6中，并将λ～Re关系，在双对数坐标纸上，标绘在图3中。

3、半对数坐标图示法。一般是横轴采用常用对数或自然对数分度，而纵坐标采用直角坐标分度。下面以孔板流量计的校正曲线为例，说明半对数坐标图示法。

【示例4】流量计校正实验测定的数据如表7所示。管径d=0.028m；孔板内径d₀=0.028m；孔板内径d₀=1.398×10^-3m；水温t=19℃；查得水的密度ρ=998.2kg/m³；水的粘度μ=1.03×10^-3kg/(m.s)；计量槽底的面积0.5×0.3=0.15m²。

表7    流量计的测定数据表

以第二组数据计算举例。

将计算结果也列在表7中，并将C₀～Re关系，在半对当选坐标纸中，标绘在图4中。