随着各学科迅猛发展，学科之间的相互渗透越来越密切。科学技术人员处理的实验数据量越来越多，计算难度越来越大，许多场合用人工计算的方法已无法完成任务。在这种情况下，出现了各种各样用于完成数据处理的应用软件。以下重点介绍EXCEL处理数据的方法。

EXCEL软件是OFFICE系列软件中的一员，其主要功能是完成电子表格的制作。同时附有许多功能，如计算公式、自动生成VB宏代码和生成图等，使之可用于简单的数据处理，并自动生成数据表格。

计算机安装OFFICE软件后，从桌面或开始菜单中双击其图标，打开一个新的工作簿（BOOK1），在工作表上操作的基本单元是单元格，每个单元格以列字母和行数字组成地址名称，如A1、A2、A3…B1、B2、B3…。在单元格中输入文字、数字、公式等，在输入或编辑时，该单元格的内容会同时显示在公示栏中，若输入的是公式，回车前单元格和公示栏中为相同的公式，回车后公示栏中为原公式，而单元格中则为公式计算结果。

用EXCEL处理实验数据时，其数据表中常会碰到各种函数和公式，EXCEL为使用者提供了大量的计算函数和公式表达式，函数可通过菜单栏“插入”菜单下的“函数”命令得到，有数量和三角函数、统计函数、查找和引用函数、数据库函数、逻辑函数和信息函数。其中常用的函数有

①求和函数：SUM（范围）

②求平均值函数：**ERAGE（范围）

③求个数函数：COUNT（范围）

④条件函数：IF（判断一个条件是否满足，若条件满足返回一个值，若条件不满足则返回另一个值）

⑤求最大值函数：MAX（范围）

⑥求最小值函数：MIN（范围）

公式表达式中可使用的运算符号有

四则运算符：＋，－，*，／，％，＾（指数）；比较符号：＞，＜，＝，＞＝，＜＝。

【例2-1】流体流动阻力实验

一、实验的原始数据

如图2-8所示。

图2-8　实验的原始数据

二、数据处理

1.物性数据

查《化工原理（上）》（夏清）31℃下水的密度ρ＝995.7kg／m3，黏度μ＝80.07×10－5pa·s。

2.数据处理的计算过程

（1）鼠标右击Sheet2、Sheet3分别重命名为“中间运算表”和“最终结果表”，将“原始数据记录表”中6～23行内容复制到“中间运算表”中。

（2）中间运算

①在单元格D3中输入公式“＝4*A3／（3600*3.14*0.028＾2）”→计算流体在光滑管内的流速；

②　在单元格E3中输入公式“＝100000*D3*0.028*995.7／80.07”→计算流体在光滑管内流动的雷诺数；

③　在单元格中F3输入公式“＝2*0.028*B3*1000／（995.7*3*D3＾2）”→计算摩擦系数；

④在单元格G3中输入公式“＝4*A3／（3600*3.14*0.032＾2）”→计算流体在弯头内的流速；

⑤　在单元格H3中输入公式“＝2*C3*1000／（995.7*G3＾2）”→计算局部阻力系数；

⑥在单元格I3中输入公式“＝E3／10000”→［Re×10－4］；

⑦在单元格J3中输入公式“＝F3*100”→［λ×102］；

选定D3：J3单元格区域（如图2-9所示），再用鼠标拖动J3单元格下的填充柄（单元格右下方的“＋”号）至J20，结果见图2-10。

注意：①一定不要忘记输入等号“＝”；②公式中需用括号时，只允许用小括号“（）”;③在单元格中输入“λ”的方法：打开“插入”菜单→选“符号”命令插入希腊字母λ。

图2-9　选定单元格D3：J3

图2-10　复制D3：J3单元格内容后的结果

（3）运算结果

将“中间运算表”中A3：A20、E3：E20、F3：F20、G3；G20、H3：H20、I3：I20、J3：J20、K3:K20单元格区域内容复制到“最终结果表”，最终运算表见图2-11。

图2-11　流体阻力实验最终结果表

三、实验结果的图形表示—绘制λ-Re双对数坐标图

1.打开图表向导

在“最终结果表”中选定B3：C20单元格区域，点击工具栏上的“图表向导”（图2-12所示），得到“图表向导-4步骤之1-图表类型”对话框，选定标准类型下“XY散点图”→散点图（图2-13）。

图2-12　图表向导

图2-13　图表向导之步骤一

图2-14　图表向导之步骤二

2.创建λ-Re图

（1）点击“下一步”，得到“图表向导-4步骤之2-图表源数据”对话框（图2-14）。若系列产生在“行”，改为系列产生在“列”。

（2）点击“下一步”，得到“图表向导-4步骤之3-图表选项”对话框（图2-15），在数值x值下输入Re，在数值y值下输入λ。

（3）点击“下一步”，得到“图表向导-4步骤之4-图表位置”对话框（图2-16），点击“完成”，得到直角坐标下的“λ-Re”图（图2-17）

图2-15　图表向导之步骤三

图2-16　图表向导之步骤四

图2-17　λ-Re关系图

3.λ-Re图的编辑

（1）清除网格线和绘图区域填充效果

选定“数值Y轴主要网格线”，点击DEL键，选定绘图区，点击DEL键，结果见图2-18。

图2-18　结果图

（2）将X、Y轴的刻度由直角坐标改为对数坐标

选定X轴，右击鼠标，选择坐标格式得到“坐标轴格式”对话框，根据Re的数值范围点击“刻度”，改变“最小值”为10000，并选中“对数刻度”，从而将X轴刻度由直角刻度改为对数刻度，选定绘图区，右击鼠标，选择“图表选项”，点击网格线，将数值（X）轴，勾选主要网格线、次要网格线（图2-19），同理将Y轴的刻度由直角刻度改为对数刻度，改变坐标轴后得到结果图（2-20）。

图2-19　坐标格式对话框

图2-20　将X、Y轴改为对数刻度

（3）用绘图工具绘制曲线

打开“绘图工具栏”（方法：点击菜单上“视图”→选择“工具栏”→选择“绘图”命令），单击“自选图形”→指向“线条”→再单击“曲线”命令（图2-21）（方法：单击要开始绘制曲线的位置或点，再继续移动鼠标，然后单击要添加曲线的任意位置。若要结束绘制任务，随时双击鼠标），得到最终结果图（图2-22）。

图2-21　曲线工具

图2-22　λ-Re关系图

【例2-2】绘制离心泵性能曲线

离心泵性能综合实验单泵结果表如图2-23所示。

图2-23　离心泵性能综合实验结果

1.创建单泵特性曲线

选定“单泵结果表”中E2：H14单元格区域，点击工具栏上的“图标向导”，得到“图表向导-4步骤之1-图表类型”对话框，选定标准类型下“XY散点图”→散点图→下一步→得到“图表向导-4步骤之2-图表源数据”对话框→得到“图表向导-4步骤之3-图表选项”对话框→在数值x值下输入V（m3／h），在数值y值下输入H（m）N（kw））（扬程和功率共用Y轴）→下一步→完成→清除网格线和绘图区填充效果（图2-24）。

图2-24　单泵特性曲线

图2-25　次坐标轴的选定

2.特性曲线的编辑

（1）将效率置于次坐标轴

选定▲（效率-流量关系曲线），单击鼠标右键，选择“数据系列格式”→“数据系列格式”对话框（图2-25）→选定“坐标轴”选项→选择“次坐标轴”，得到图2-26。

图2-26　将η-V曲线置于次坐标轴后的结果图

（2）添加标题和趋势线

绘图区单击鼠标右键→选择“图表选项”选项→在次数值（Y）轴Y输入η→确定，分别选择H、N、η单击鼠标右键→选择“添加趋势线”选项选择“多项式”选项→确定，得到单泵特性曲线结果图（图2-27）。

图2-27　单泵特性曲线结果图

3.同理可得串联泵的特性曲线如图2-28所示

图2-28　两泵串联的特性曲线结果图

【例2-3】过滤实验

过滤实验结果表如图2-29所示。

图2-29　过滤实验结果表

1．创建图

分别选定F2：G25单元格区域，得到图2-30。

图2-30　关系图

2.添加趋势线和趋势方程

鼠标右击小三角形（0.14MPa），选择“添加趋势线”命令→“添加趋势线”对话框（图2-31）→选择“线性”选项→单击确定，同理右击小正方形（0.10MPa）、小菱形（0.06MPa）；右击每条线→选择“趋势线格式”命令→“趋势线格式”对话框→选择“选项”→选中“显示公式”与“显示R平方值”（图2-32）→单击确定，得到图2-33。

图2-31　“添加趋势线”对话框

图2-32　添加趋势线之选项

图2-33　q-Δτ／Δq关系图

3.求恒压过滤常数

因，由，所以,，解得：K＝1.623　×　10－4　m　2／s,　qe＝0.1095m　3／m　2；计算结果见表2-5。

表2-5　过滤结果数据表

注：介质常数qe、θe只能以第一组压力（0.06MPa）为准，即qe＝0.1095m3／m2，θe＝74.01s，另外两个压力过滤开始就有滤饼了，测定的数据偏大。

4.求滤饼的压缩性指数S

选定B27：C30单元格区域，得到图2-34。

图2-34　lnK－lnΔP

得压缩性指数S＝1－0.7593＝0.2407。

思考题

（1）什么叫误差？误差有哪些表示方法？

（2）误差产生的原因是什么？如何对误差进行分类？

（3）测定值的随机误差有哪些特性？

（4）测量的准确度和精密度各表示什么意义？

（5）对某物理量进行5次等精度测定，得到的测量值分别为33.6，33.2，33.8，33.4，33.5。分别计算这组数据的算术平均误差和标准误差。

（6）对以下数据取三位有效数字：7724，12.45，4.135，2.42501，471.49。

（7）指出下列各近似值有几位有效数字？

①0.0001；②1.0002；③123.06；④5.20。

（8）给出如下算式的计算结果（算式中的数据均为近似值）。

①72.45＋81.4＋76.635　②721.5×0.35　③25.12÷3.2

④2.181／2　⑤lg482.5

（9）实验测得（x，y）的一组数据如下。假设x，y之间为线性关系y＝a＋bx。试用最小二乘法试确定其常数a和b。

（36.9，181），（46.7，197），（63.7，235），（77.8，270），（84.0，289），（87.5，292）

参考文献

［1］汪学军，李岩梅，楼涛.化工原理实验［M］.北京：化学工业出版社，2009.

［2］罗传义，时景荣.实验设计与数据处理［M］.长春：吉林人民出版社，2002.

第3章　化工基本物理量的测量与控制

在工业生产中，为了正确地指导生产操作，保证生产安全，保证产品质量和实现生产过程自动化，一项必不可少的工作是准确而及时地检测出生产过程中的有关参数。

目前，在化工生产和实验中，常需测量压力、温度、流量、液位等参数，需要采用多种测量仪表，测量数据的优劣与测量仪表的性能紧密相关。因此，全面深入地了解测量仪表的结构、工作原理和特性，才能合理地选用仪表，正确地使用仪表，得到优质的测量数据。本章就化工实验室中测量温度、压力、流量所用仪表的原理、特性及安装应用，作一些简要的介绍。