TERMODYNAMIKA MOLEKULARNA

 

opis programu

 

1.      Skrócony opis funkcjonowania programu i przygotowanie danych

2.      Lista plików

3.      Opisy plików

4.      Pobierz program


Skrócony opis funkcjonowania programu i przygotowanie danych

Pliki zewnętrzne

Program korzysta z zewnętrznych plików tekstowych, spoœród których niektóre muszš być stworzone lub zmodyfikowane przez użytkownika (pliki z danymi). Dotyczy to w pierwszym rzędzie pliku z danymi eksperymentalnymi, które zostały znalezione w artykule. Mogš one być dopisane do dostarczonych przykładowych plików lub też napisane od nowa. W tym drugim przypadku, poza stworzeniem pliku z danymi (*.db) i odpowiadajšcego mu pliku indeksowego (*.ind), nowš nazwę należy wpisać do pliku <data.lst>.

Obliczenia

Przed wykonaniem obliczeń należy zdefiniować parametry wejœciowe, a mianowicie:
- Okreœlić nazwę pliku z danymi (data files).
- Wybrać układ (układy) z tego pliku (data systems).
- Wybrać typ obliczeń - przewidywanie (prediction) albo korelację (correlation). W pierwszym przypadku istniejš dwie możliwoœci - obliczenia dla tych wartoœci parametrów niezależnych, dla których dysponujemy danymi (real) albo wygenerowanie danych rozmieszczonych równomiernie (generated). W drugim należy jeszcze podać liczbę punktów, dla których będš wykonywane obliczenia. Pierwszy sposób umożliwia bezpoœrednie porównanie z danymi eksperymentalnymi. Drugi jest czasami niezbędny przy rysowaniu wykresów - umożliwia w praktyce otrzymanie cišgłej zależnoœci.
- Wybrać model (modele) (models).
- Wpisać nazwę pliku wyjœciowego (output file), do którego zostanš zapisane wyniki.
- Wybór korelacji z równaniem o zmiennej liczbie parametrów wymaga jeszcze jej okreœlenia. Można podać konkretnš wartoœć lub też przedział. Na przykład zapis "1-3" będzie interpetowany jako polecenie wykonania obliczeń dla równania z jednym, dwoma i trzema parametrami.
Obliczenia wykonujš się poprzez wybór opcji (execute) z głównego menu.

Typowe błędy

Błędy najczęœciej występujšce podczas uruchamiania programu.

A. Często zapominamy o zawartoœci pliku therm.con. W wersji pierwotnej zdefiniowane sš podkatalogi \dane i \wyniki. Oznacza to, że oba katalogi muszš fizycznie istnieć na dysku. W pierwszym należy umieœcić pliku z danymi (*.db, ale oprócz "pure_grp.db, i *.ind), w drugim pojawiš się wyniki obliczeń. Można do woli zmieniać zawartoœć pliku konfiguracyjnego, ale musi pocišgać to za sobš zmiany w organizacji plików na dysku.

B. Nazwy zwišzków w pliku *.db muszš być dokładnie takie same jak w pliku pure_grp.db lub na odwrót.

C. Proszę dokładnie sprawdzić zawartoœć pliku indeksowego. Musi tam się znaleŸć numer pierwszego rekordu w odpowiadajšcym mu pliku *.db i do tego umieszczony we właœciwym miejscu.

D. Pewnš trudnoœć sprawia rekord nr 3 z Tabeli 1 (patrz dalej). Proszę dokładnie przeczytać Tabelę 2, w której dokładnie opisana jest budowa tego rekordu w zależnoœci od typu danych.

E. Program ten stanowi modyfikację wersji oryginalnej przygotowanš specjalnie z myœlš o większej liczbie użytkowników. Większoœć jego elementów sprawiajšcych, że stał się user friendly powstała niedawno, bez przeprowadzenia dokładnego testowania. Mogš więc zdarzyć się niespodzianki. Proszę o pilny kontakt w sytuacji, gdy działanie programu wymyka się spod kontroli.
Program nie posiada wszystkich zabezpieczeń, które limitowałyby możliwoœci wyboru. Będš one wprowadzane sukcesywnie. Proszę więc zwrócić uwagę na Tabelę 1 i 2 na stronie szczegóły pracy.

F. Wiele procedur matematycznych służšcych do rozwišzywania równań modelowych ma charakter iteracyjny i ich rozwišzywalnoœć zależy od pewnych stałych parametrów (punkty startowe, kryterium zbieżnoœci). Wartoœci te nie sš jednak uniwersalne. Bywa więc i tak, na szczęœcie w nielicznych wypadkach, że działanie programu zostaje przerwane w wyniku przekroczenia dopuszczalnej liczby iteracji lub też pojawienia się nadmiaru.

Lista plików

 

pliki główne - umieszczone sš w tym samym katalogu:

therm.exe

program główny do przewidywania właœciwoœci i korelacji

therm.con

plik konfiguracyjny

nt_chao.grp

parametry grupowe dla metody Nitta-Chao

unifac.grp

parametry grupowe dla zmodyfikowanego UNIFACa

pure_grp.db

dane charakteryzujšce czyste substancje

data.lst

lista nazw zbiorów danych


przykładowe pliki z danymi (muszš znajdować się w katalogu wpisanym w pierwszym rekordzie
pliku therm. con):

he.db he.ind

entalpia nadmiarowa

ve.db ve.ind

objętoœć nadmiarowa

vle.db vle.ind

równowaga ciecz-para

sle.db sle.ind

rozpuszczalnoœć

Opisy plików

1. Plik konfiguracyjny therm.con

Definiuje podstawowe parametry dotyczšce plików używanych przez program

nr
rekordu

sugerowane
wartoœci

opis

1

dane

katalog z danymi

2

wyniki

katalog, gdzie będš zapamiętywane wyniki

3

db

rozszerzenie pliku z danymi

4

ind

rozszerzenie pliku indeksowego

5

data.lst

plik zawierajšcy spis zbiorów danych

6

calc

nazwa pliku tekstowego zawierajšcego wyniki poœrednie iteracji

2. Plik data.lst

Plik tekstowy zawierajšcy nazwy zbiorów danych. Znajdujš się one na pierwszych oœmiu pozycjach każdego rekordu, za wyjštkiem rekordów zaczynajšcych się od znaku myœlnika "-", który traktowany jest jako komentarz. Podobnie komentarzem jest każda informacja zapisywana od pozycji dziewištej włšcznie. W załšczonym poniżej przykładzie deklaruje się następujšce zbiory danych:
he, ve, vle, vp i pvt
Celem komentarza jest wyjaœnienie jakie dane znajdujš się w każdym ze zbiorów.
Pojedynczy zbiór składa się z dwóch plików - jednego o rozszerzeniu *.db, zawierajšcego właœciwe dane, oraz z pliku indeksowego o rozszerzeniu *.ind. Tak więc będziemy mieli pliki: he.db i he.ind; ve.db i ve.ind itd. W pliku indeksowym umieszczona jest lista układów, dla których dane pomiarowe znajdujš się w zasadniczej bazie danych. Każdy plik *.db może zawierać dowolnš liczbę układów (na przykład różnych mieszanin, albo pomiarów w różnych temperaturach), ale wszystkie dane muszš być tego samego rodzaju. W zwišzku z tym na przykład dane nadmiarowej entalpii i nadmiarowej objętoœci muszš znaleŸć się w osobnych plikach *.db.

przykładowy plik data.lst

--------entalpia nadmiarowa-------

HE eter + alkan

--------objetosc nadmiarowa-------

VE 1-chloroalkan + alkan

------rownowaga ciecz-para-------

VLE 1-chloroalkan + alkan

---rownowaga ciecz-cialo stale---

SLE alkohol + alkan

3. Pliki z danymi

3.1. Budowa pliku *.db

rekord 0 (poczštkowy): <identyfikator typu danych - patrz kolumna id w Tabeli 2 > <liczba składników w układzie>
Rekord ten występuje tylko raz w pliku. Format kolejnych rekordów powtarza się dla poszczególnych układów.

Tabela 1

numer względny
rekordu

opis

uwagi

1

nazwa pierwszego składnika

nazwy składników muszš tożsame (łšcznie z
wielkoœciš liter) z zapisanymi w pliku pure_grp.db

2

nazwa drugiego składnika

tylko dla układów dwuskładnikowych

3

liczba punktów eksperymentalnych i faz,

dla których okreœlony jest skład

w postaci <n=xxx> i <f=xxx>; brak f oznacza <f=1>

4

różna informacja w zależnoœci
od typu danych; głównie wartoœci stałych parametrów

patrz Tabela 2

5

odnoœnik literaturowy

 

...

rekordy z danymi

patrz Tabela 2


Tabela 2. Format rekordów w zależnoœci od typów danych

numer względny
rekordu

opis

uwagi

4

stałe parametry < T=xxx/K> temperatura; < p=xxx/bar> ciœnienie. Inne jednostki: < punit=kPa>, < Tunit=C>;

<( dx1,dT,dp,dy)=xxx> błšd parametru; brak wartoœci wskazuje, że nie został okreœlony;

< method=xxx> metoda pomiarowa ewentualnie brak informacji

W rekordzie tym definiuje się wartoœci stałych parametrów lub deklaruje się, że nie sš one znane (istotne). Brak takiej informacji stanowi wskazówkę, że sš to zmienne, które czytane będš poczšwszy od rekordu 6.

Każdy symbol musi być poprzedzony spacjš, np. „ T=298.15”

6 i następne

<x11> <x21> …<T> <p> <y>

Dane w rekordzie muszš być oddzielone przynajmniej jednš spacjš.


Objaœnienia: <x1i> - ułamek molowy pierwszego składnika w i-tej fazie (1 – faza ciekła, 2 – faza stała albo gazowa); <T> - temperatura; <p> - ciœnienie;  <y> - inny parametr uzależniony od rodzaju danych (np. HE albo VE).


3.2. Budowa pliku *.ind (pliku indeksowego)

Jest to plik tekstowy z listš układów, dla których dane znajdujš się w pliku o tej samej nazwie podstawowej, ale z rozszerzeniem *.db. Format wszystkich rekordów jest następujšcy:
<pole opisu układu (najlepiej składniki i warunki, np. temperatura) o szerokoœci 60 znaków> <numer pierwszego rekordu, od którego rozpoczynajš się dane w pliku *.db>

3.3. Przykładowy plik *.db (ve.db) wraz z odpowiadajšcym mu plikiem indeksowym ve.db

ve.db

2 2

1-Chlorobutane

Hexane

n=9

 T=293.15 p=1.0 method= dx1= dT= dp= dy=

Diguet, R., Jadzyn, J., J.Chem.Eng.Data, 27:86-89 (1982)

0.06202 0.06

0.1278 0.104

0.33214 0.152

0.41027 0.151

0.52483 0.142

0.62991 0.113

0.745 0.084

0.82731 0.055

0.91436 0.029

1-Chlorobutane

Hexane

n=6

 T=298.15 p=1.0 method= dx1= dT= dp= dy=

Crespo Colin, A., Vigil, M.R., Rubio, R.G., Compostizo, A., Diaz Pena, M., J.Chem.Soc. Faraday Trans., 87:93-99 (1991) [1744]

0.21119 0.16

0.29755 0.177

0.40049 0.186

0.50387 0.173

0.60599 0.143

0.81785 0.074

ve.ind

1-Chlorobutane + Hexane  20.0 C                            2

1-Chlorobutane + Hexane  25.0 C                            16


Uwaga! Nazwy zwišzków chemicznych muszš umożliwiać jednoznacznš identyfikację. Muszš być dokładnie takie same jak zawarte w pliku pure_grp.db. Dotyczy to również to również wielkoœci liter (wielkie, małe). Jeœli używamy innego nazewnictwa, np. polskiego czy chaldejskiego, to jednoczeœnie musimy zmienić nazwy w pliku pure_grp.db.