Астра 4 Инструкция. Н. Э. Баумана Моделирование химических и фазовых равновесий при высоких температурах
 Скачать 0.66 Mb.
|
|
Клавиша В режиме вставки одновременно "подтягиваются" литеры, расположенные справа. Клавиша <-- (BackSpace) работает так же, но удаляет символ, расположенный слева от курсора. Нажатие клавиши Нажатие клавиши Символы, находящиеся слева от курсора, остаются на старом месте, а остальные переносятся в начало вновь созданной строки. Такое построчное раздвигание текста возможно до тех пор, пока свободна нижняя, 12-я строка. 4.3. Правила составления входных данных. Исходная информация для расчета состава и параметров равновесного состояния включает в себя данные трех типов: - директивы к конкретному варианту расчета, которые определяют условия его проведения и служат для настройки программы; - собственно исходные данные; они задают элементный состав рассматриваемой термодинамической системы и - параметры, определяющие условия ее равновесия. К числу исходных данных отнесены также - списки индивидуальных веществ, устанавливающие качественный состав конденсированных растворов; - термодинамические свойства индивидуальных веществ, образующихся в равновесных условиях. Все остальные параметры и константы, необходимые для организации итерационного процесса и вычисления термодинамических функций в равновесных условиях, определяются через взаимосвязанные величины или формируются непосредственно в программе. Отбор ожидаемых компонентов равновесного состава и задание для них начальных концентраций производится автоматически на основании информации из базы данных. Для исходных данных принят "свободный" формат и ключевой характер записи входных величин. 4.3.1. Директивы к расчету. Входная информация к каждому расчету начинается с директив, которые определяют специальные требования к вводу-выводу и служат для настройки алгоритма. Все директивы начинаются знаком < , за которым следует не менее трех символов, определяющих действие директивы. При записи директив строчные и прописные буквы равнозначны. Список директив может занимать произвольное число строк и начинаться с любой позиции. Пробелы разрешены в любом месте. Замыкать список директив должен символ > . Исходные данные, следующие за ним, начинаются с новой строки. Вот перечень допустимых директив: <InSI - указание на то, что величины исходных данных за <Inte даются в системе СИ или в технической системе единиц. <List - первая из двух директив указывает на то, что <Step массивы значений термодинамических параметров, заданных в исходных данных, необходимо рассматривать как списки величин; по директиве <Step второй из задаваемых термодинамических параметров изменяется по закону арифметической прогрессии. <PrSI - вывод результатов вычислений в единицах измерения СИ или в технической системе единиц. <Prfull - вывод равновесных концентраций для всех компонентов термодинамической системы, участвоваших в расчете, или только для преобладающих (доминирующих) в рассматриваемых условиях. <Ion - по первой директиве расчет производится с учетом возможности образования ионизированных компонен тов, а по второй эта возможность исключается, даже если в базе данных присутствуют свойства заряженных индивидуальных веществ. <PrM - директивы, обусловливающие вывод равновесного состава в следующих размерностях: <PrR в моль/кг <PrC в парциальных давлениях (атм или МПа) <PrR в объемных долях <PrC в объемных концентрациях (1/куб.см). <Dif - директива обеспечивает вывод рассчитанных значе ний коэффициентов диффузии компонентов газовой фазы. <Inbibl - осуществляет отмену обращения к базе данных на магнитных дисках; по этой директиве ввод свойств индивидуальных веществ производится с экрана дисплея (из файла исходных данных). <Incomp - по этой директиве организуется ввод с экрана дисплея (из файла исходных данных) части термо динамических свойств индивидуальных веществ в дополнение или взамен информации, хранящейся в базе данных. <NoSol - директива задает режим вычислений параметров процесса адиабатического расширения с задержкой кристаллизации конденсированных фаз (без учета теплоты плавления) <Frex - используется для установки режима "замораживания" состава при расчете параметров адиабатического расширения в сопле. <Shock - используется для задания режима вычислений за фронтом ударной волны. <Contr - директива для вывода на печатающее устройство справочных сведений при отладке и проверке результатов. <Last - эта директива инициирует вывод на печать некоторых вспомогательных результатов очередного рас чета сразу же после завершения последней итерации; использование этой директивы не отменяет итоговой печати результатов. <ppp-qqq - директива вызывает печать промежуточных результатов вычислений, начиная с итерации номер ppp по итерацию номер qqq; количество директив такого типа не может быть больше трех. На порядок расположения директив не накладывается ограничений. В случае одновременного использования парных (взаимоисключающих) директив, выполняется последняя. Например, если во входных данных использовать запись Директивы В отличие от предыдущих версий, где входные данные к расчету обязательно должны были содержать хотя бы одну директиву, АСТРА.4 допускает полное их отсутствие (включая замыкающий символ > ). При программном обнаружении ошибки среди директив обработка исходных данных прекращается и на экране дисплея в окне "Сообщения" появляется информация (см. рис. 3): Ошибка: непредусмотренная директива <содержимое строки, содержащей ошибочную директиву> Нажмите любую клавишу или Ошибка: в директиве менее трех символов <содержимое строки, содержащей ошибочную директиву> Нажмите любую клавишу Нажатие любой клавиши вновь делает активным окно текстового редактора и пользователю предоставляется возможность исправить допущенную ошибку. Если первичный ввод данных производился не из файла, а с клавиатуры дисплея, то окно редактора очищается. 4.3.2. Исходная информация к расчету. При записи исходной информации строчные и прописные буквы равнозначны. Данные могут занимать произвольное число строк и начинаться с любой позиции. Пробелы разрешены в любом месте. Замыкать исходную информацию должен символ; a) Дата расчета и номер варианта. Дата расчета и номер варианта - два необязательных параметра, используемых для идентификации результатов, выводимых на печать. Дата расчета задается пользователем с помощью ключевого слова DAT[A] , за которым следует разделитель = , а потом произвольная комбинация, состоящая не более, чем из двадцати букв, цифр или других символов и которая не содержит других разделителей. Ключевое слово DATA может образовываться как строчными, так и прописными буквами, обязательными являются только первые три символа. Пример: DATA=15 февраля 91 г., ... Dat = 27/08-90 , ... Дата, включенная по усмотрению пользователя в исходные данные, не обязательно должна соответствовать текущей и может относиться, например, к моменту получения задания на расчет. Что же касается календарной даты проведения расчета, то она при печати всегда заносится в выходные документы и, кроме того, сохраняется операционной системой в виде даты создания файла результатов (системная дата из MS DOS). Номер варианта задается пользователем с помощью ключевого слова VAR[IANT], за которым следует разделитель = , а потом произвольная комбинация, состоящая не более, чем из двадцати букв, цифр или других символов и которая не содержит других разделителей. При написании номера (идентификатора) варианта могут использоваться в том числе буквы русского алфавита. Так же как и при задании даты расчета, ключевое слово VARIANT может образовываться либо строчными, либо прописными буквами, обязательными являются только первые три символа. Пример: VAR=15 февраля 91г., ... variant = rm-20 , ... б) Термодинамические параметры, определяющие равновесное состояние системы. В качестве названий термодинамических параметров, определяющих условия равновесия исследуемой системы, применяются символы, которые используются для обозначения соответственно
При задании значений термодинамических параметров за названием должен следовать знак = , а после него через запятую указываются требуемые величины в форме целых чисел или чисел с десятичной точкой (нельзя использовать запись, когда для обозначения порядка числа применяются символы E или G). На каждое число отводится до 20 позиций; вслед за именем термодинамического параметра может быть указано до десяти его значений, разделенных запятыми. Пример: I = -312.7, P = 100, 10, 1.0, .1, ... Списку значений второго задаваемого термодинамического параметра при помощи директивы Три элемента списка рассматриваются в качестве первого члена, шага и последнего члена арифметической прогрессии, описывающей требуемую последовательность значений второго параметра. Примеры: при использовании директивы p=0.1, T=1500,2000,3000,3500,4000, ... при использовании директивы p=0.1, T=1500,500,4000, ... или p=0.1, T=4000,-500,1500, ... Размерность вводимых данных зависит от директивы ввода: При использовании директивы
Если перед этим была использована директива
в) Содержание химических элементов в исследуемой системе Самый простой способ описания химического состава моделируемой системы - прямое задание мольного содержания каждого из входящих в нее элементов. Названия элементов изображаются общепринятыми символами периодической таблицы Менделеева, заключенными в квадратные скобки, а их содержание в моль/кг или в мольных долях задается числом, располагаемым после знака = . Запись чисел производится с десятичной точкой или без нее. Информация о каждом элементе заканчивается запятой. Предполагается, что рабочее тело не может содержать более 20 различных химических элементов. В программе выполняется нормировка заданного мольного состава путем приведения его к 1 кг рабочего тела. Это позволяет задавать любые мольные части химических элементов, входящих в рассматриваемую систему. Примеры: [N]=27.324,[CL]=75.02,[P]=.056, ... [NA]=1,[N]=1,[O]=5, ... Для рабочих тел сложного исходного состава вычисление содержания химических элементов в моль/кг или в мольных долях зачастую связано с большими затратами времени. Поэтому в программе предусмотрена возможность задания состава с помощью массовых долей простых веществ, образующих смесь. Информация о каждом из простых веществ заключается в круглые скобки, внутри которых записываются: - массовая доля простого вещества в смеси; - разделитель %; - химическая формула простого вещества (возможно с дробными стехиометрическими коэффициентами). Внимание ! Стехиометрические коэффициенты, равные единице, в химической формуле простого вещества можно опускать только в конце и после символов элементов, изображаемых двумя буквами. Скобки с заключенной в них информацией о простом веществе отделяются друг от друга запятыми. Количество простых веществ ограничено двадцатью, а каждое простое вещество, не должно со держать более 10 различных химических элементов. Общая сумма массовых долей простых веществ может отличаться от единицы или 100. Примеры: (75%N53.91O14.48AR0.3204),(25%C1H1.956), ... (1%AL2SIO5),(3%O2), (5%MGO),... Одновременно с информацией о химическом составе простых веществ внутрь скобок могут заноситься еще две величины - энтальпия образования и плотность вещества в исходном состоянии. Они позволяют вычислить в программе соответствующие значения для всей смеси по правилам аддитивности. P = n(1)*P(1) + n(2)*P(2) + ... , где P - определяемый параметр; P(i) - значение параметра для i-го простого вещества; n(i) - массовая доля i-го простого вещества в смеси. Вычисления энтальпии образования и плотности смеси по этой формуле производятся в программе только в том случае, если значения P(i) заданы для всех простых веществ, включенных во входные данные. Эти дополнительные величины указываются в квадратных скобках после химической формулы. Энтальпия образования должна иметь размерность кДж/кг или ккал/кг в зависимости от директивы ввода (InSI или Inte), для плотности всегда предполагается размерность куб.м/кг. Значение энтальпии образования предшествует значению плотности и отделяется от него знаком $ (денежной единицы). Пример: (75 % Al [0.0 $ 2700]), (15%NaCl[-7031 $ 2165]), (1 % MgC1O3 [-13001$2960] ), (3 % CuS1O4 [-4831.2$3600] ),... Допускается указание в квадратных скобках только одного числа, тогда оно относится к энтальпии образования (внутренней энергии). Пример: ...,(75%AL[0.0]),(12%H2O[-187.02]), (13%C1H4[-74.85]),... В тех расчетах, где одним из задаваемых параметров равновесия является энтальпия I или внутренняя энергия U, вычисленное значение для смеси замещает число, приписанное термодинамическому параметру при его объявлении. Пример: p = 4.5, I = 0, (75%O2[0.0]),(12%H2O[-187.02]), (13%C1H4[-74.85]),... Здесь в первой строке входных данных задается, что расчет равновесия должен выполняться при заданных значениях давления и энтальпии, причем значение энтальпии установлено равным нулю; однако последующие строки, в свою очередь, содержат сведения об энтальпии образования простых веществ. Поэтому расчет равновесия будет производиться при p = 4.5 и I = -32.173, т.е. при пересчитанном значении энтальпии. В пределах одного варианта расчета может быть предусмотрено задание серии исходных составов. Для этого при указании простых веществ, образующих рабочее тело, вместо массового содержания можно записать одно из десяти ключевых слов: N0, N1, N2, ... , N9, а среди входных данных поместить списки значений для соответствующих переменных. Каждый такой ряд массовых частей не должен содержать более 20 чисел. Все списки параметров Ni (в пределах исходных данных) должны содержать одинаковое число значений. Неизменяемые доли простых веществ указываются числами. Пример: (N5%N1H4ClO4[-588.7]), (21.32%Al[0]),(N2%C23.H48O4[-81.5]), N5 = 61.7, 62.5, N2 = 16.98, 15, .. |