実験の実施

実験の実施には、目標の定義からデータの体系的な評価に至るまでの全工程が含まれます。その目的は、信頼性が高く、比較可能かつ拡張性のある結果を生み出すことにあります。まず、目標と実験パラメータを決定します。これには、物質データ、装置構成、プロセス条件、および測定項目が含まれます。すべてのパラメータは定義、設定され、継続的に監視および記録されます。設定値からの逸脱は、その原因、継続時間、および程度とともに記録されます。

データの収集は体系的に行われ、多くの場合、実験計画法（実験計画法、DoE）が用いられます。これにより、主要因や交互作用を特定することができます。再現性は反復実験によって検証され、標準偏差や信頼区間といった指標を用いて評価されます。

実施中は、プロセス上の関係が継続的に確認される。例えば、伝達される熱量は次の式で計算できる：

Q˙​= m˙⋅ cp ​⋅ ΔT

• Q˙ は熱伝達率である
• m˙ は熱媒体の質量流量である 
• c_p は比熱容量である
• ΔTは温度差である

熱伝達が表面を介して行われる場合、おおよそ次のように表される 

Q˙= U⋅ A⋅ ΔT_log

• Uは、対流、壁面伝熱、および対流による総熱伝達係数である
• Aは熱伝達面積である
• ΔT_log は対数平均温度差である。

結果の一般化可能性について検討するため、次元解析を用いた考察を行う。例えば、レイノルズ数は流体の流れの様式を特徴づける：

Re = ρ⋅ v⋅ L / μ

• Reはレイノルズ数である
• ρ は密度である
• v は特徴速度である
• Lは特徴的な長さである 
• μは動粘度である

ヌセルト数は対流による熱伝達を表す：

Nu = α · L / λ

• さて、ヌセルト数は
• αは熱伝達係数である 
• Lは特徴的な長さである 
• λは熱伝導率である 

ニュートン数は粘性流を記述するものであり、撹拌機の無次元性能指標として用いられる。

Ne  =  P / (ρ⋅n³⋅D⁵)

• Neはニュートン数です
• Pは出力である
• n は回転数である
• Dは撹拌機の直径である

レイノルズ数、ヌセルト数、ニュートン数といった従来の無次元指標は、主に液体や気体に適用されます。一方、ばら積み物（バルク材料）の挙動は、粒子径、粒子形状、摩擦、凝集、凝集塊の形成などが影響するため、はるかに複雑です。そのため、一般的に適用できる指標が使えるケースは稀です。