Проведение эксперимента

Проведение эксперимента включает в себя все этапы — от определения целей до структурированной обработки данных. Цель состоит в том, чтобы получить достоверные, сопоставимые и масштабируемые результаты. Вначале определяются задачи и параметры эксперимента. К ним относятся данные о веществе, конфигурация оборудования, условия процесса и измеряемые величины. Все параметры определяются, настраиваются, постоянно контролируются и документируются. Отклонения от заданного значения регистрируются вместе с их причиной, продолжительностью и интенсивностью.

Сбор данных осуществляется систематически и зачастую с использованием методов статистического планирования экспериментов (Design of Experiments, DoE). Это позволяет выявить основные факторы влияния и взаимодействия. Воспроизводимость проверяется путем повторных испытаний и оценивается с помощью таких показателей, как стандартное отклонение или доверительный интервал.

В ходе выполнения работ постоянно проверяются технологические взаимосвязи. Передаваемую тепловую мощность можно, например, рассчитать по формуле:

Q˙​= m˙⋅ cp ​⋅ ΔT

• Q˙ — скорость теплопередачи
• m˙ — массовый расход теплоносителя 
• c_p — удельная теплоемкость
• ΔT — разность температур

Если теплопередача происходит через поверхность, то приблизительно выполняется 

Q˙= U⋅ A⋅ ΔT_log

• U — общий коэффициент теплопередачи, включающий конвекцию, теплопроводность и конвекцию
• A — площадь теплообмена
• ΔT_log — это логарифмическое среднее значение разности температур.

Для оценки применимости результатов используются соображения, основанные на анализе размерностей. Например, число Рейнольдса характеризует режим течения жидкости:

Re = ρ⋅ v⋅ L / μ

• Re — это число Рейнольдса
• ρ — плотность
• v — характерная скорость
• L — характерная длина 
• μ — динамическая вязкость

Число Нуссельта характеризует конвективный теплообмен:

Nu = α · L / λ

• А теперь число Нуссельта
• α — коэффициент теплопередачи 
• L — характерная длина 
• λ — коэффициент теплопроводности 

Число Ньютона характеризует вязкое течение и служит безразмерным показателем производительности для мешалок.

Ne  =  P / (ρ⋅n³⋅D⁵)

• N — число Ньютона
• P — мощность
• n — частота вращения
• D — диаметр мешалки

Классические безразмерные показатели, такие как числа Рейнольдса, Нуссельта или Ньютона, применимы в первую очередь к жидкостям и газам. Поведение сыпучих материалов значительно сложнее, поскольку здесь играют роль размер частиц, форма зерен, трение, когезия и агломерация. Поэтому универсальные показатели применимы лишь в редких случаях.