5. Recalculator

Inhalt
5.1. Allgemein
5.2. Berechnungsgrundlagen
5.3. Wichtige Menüfunktionen
5.4. Beispiele

5.1. Allgemein

Die Anwendung dient zur Zurückberechnung der Zusammensetzung eines Gleichgewichtsystems anhand einzelner Messungen. Anhand der einzelnen Konzentrationsmessungen in einem Gleichgewichtssystem können auch der Druck und/oder Temperatur des Systems ermittelt werden.

Nach der Auswahl der Elemente und der Komponenten des Systems geben Sie die gemessenen Konzentrationen in den P(m) bzw. a (m) Spalten in der jeweiligen Tabelle der Phasen ein. Markieren Sie die Messdaten, die als Referenz für die Berechnung gelten sollen in den Spalten für Ref.'s mit X. Drücken Sie die Taste Recalculation.

5.2. Voraussetzungen für eine Berechnung

Um eine Berechnung durchführen zu können, sollten mindestens so viele Messungen vorhanden sein, wie die Anzahl der Elemente. Empfohlen ist: 1 + Anzahl der Elemente, damit über den Korrelationskoeffizient die Konsistenz der Messungen überprüft werden kann.

Alle Elemente müssen mindestens in einer der Referenz-Substanzen vorhanden sein

Obwohl das thermodynamische System in der Anwendungsoberfläche in drei Phasen dargestellt wird, kann das reale System aus mehr als drei Phasen bestehen. Sie können z.B. die Aktivitäten von Feststoffen in mehreren Feststoffphasen berechnen.

Alle Elemente und Komponenten des Systems müssen nicht in die Berechnung einbezogen werden.Es ist jedoch zu empfehlen, alle Komponenten einzubeziehen, damit die Konsistenz des Systems überprüft werden kann. D.h.: Wenn ein System aus den Elementen C,H,N,O,Zn,Pb (oder mehr) besteht, kann eine Berechnung nur mit den Elementen C,H,O durchgeführt werden, wenn Messungen von Substanzen nur mit diesen Elementen vorhanden sind. In diesem Fall haben Sie jedoch keine Möglichkeit, den Gesamtdruck des Systems zu überprüfen.

Partialdruck- bzw. Aktivitätswerte von Null können nicht als Referenz (Messung) ausgewertet werden

Wenn im System mehr Referenzen vorhanden sind als die Anzahl der Elemente, dann kann aus dem Wert der Korrelationskoeffizient ermittelt werden, ob die Messungen für das System relevant sind, oder ob die Berechnung sinnvoll ist. Wenn die Anzahl der Referenzen und die Anzahl der Elemente gleich sind, sind die Korrelationskoeffizienten immer 1 und dieser Wert hat in solchen Fällen keine statistische Bedeutung.

Der Wert der Korrelationskoeffizienten (-1 bis +1)

0 oder kleiner als Null: Berechnungsresultat ist nicht verwendbar, weil die Eingaben inkonsistent sind
1: das beste Resultat
Für eine zuverlässige Berechnung sollte
- der Wert der Korrelationskoeffizienten größer als 0.9 sein
- die Summe der Partialdrücke im System dem vorgegebenen Druck entsprechen, wenn alle
Stoffe in der Gasphase in die Berechnung einbezogen sind und im System eine Gasphase existiert.

5.3. Wichtige Menüfunktionen

Datei -> Öffnen: öffnet eine gespeicherte Datei
Datei -> Speichern: speichert das ausgewählte System (Elemente, Komponente und Tabellendaten)
Datei -> Speichern als: speichert das ausgewählte System unter einem anderen Namen
Datei -> Schließen: schließt das ausgewählte System (Elemente und Komponente)
Datei -> Ende: Beendet die Anwendung.

System -> Elemente: in einer Dialogbox in Form einer periodischen Tabelle können die Elemente des Systems ausgewählt werden

System -> Compounds -> Gas,
System -> Compounds -> Liquid und
System -> Compounds -> Solid: Wenn die Elemente ausgewählt sind, können Komponenten auswählt werden. Entsprechend der Elementen Auswahl werden die in der Datenbank existierenden Komponenten in einer Dialogbox dargestellt.

Die Auswohlbox Containing ermöglich Einschränkungen der Listenfeld In Database.
Im obigen Beispel wird N ausgewählt, so dass nur die Stoffe dargestellt werden die H, C, N, O, S bestehen und N enthalten. Wenn ein Substanz nur aus C, H, O, S besteht wird nicht im linken Listenfeld nicht dargestellt.

System->Verhalten: Sie können vorgeben, nach welchem Gasgesetz die Berechnung durchgeführt werden soll. Die Zustandsgrößen der Gase können nach realem Gasgesetz berechnet werden, wenn die Kritischen Daten ( Tc, Pc ) der Gase bekannt sind.

Extrapolation: Wenn dieses Auswahlmenü deaktiviert ist, wird verhindert, dass die durch Extrapolation ermittelten Zustandsgrößen in die Berechnung als Referenz einbezogen werden..

.System-> Calculation: Die Berechnung wird durchgeführt.

System-> Calculation by Variation: Mehrere Berechnungen werden entsprechend der eingebenen Parameter durchgeführt. Solche Berechnungen sind insbesondere für tabellarische und Grafische Darstellungen nützlich.

Monitoring -> Record Variables: In einer Dialogbox werden die Variable dargestellt, deren Werte nach jeder Berechnung in einer Tabelle gespeichert werden: Datenprotokollierung. Eine Protokollvariable (Record Variable) kann ein vorgegebener Wert oder ein Berechnungsergebnis sein.

Monitoring -> Record Table zeigt die protokollierte Variabelwerte.

Monitoring -> Graphic Variables

Wenn Berechnungsdaten protokolliert werden, können auch grafisch dargestellt, werden. Die Menü führt zu einer Dialogbox, in der Grafikachsen definiert werden können. Die Grafische Darstellung erfolg mit einer x-Achse und bis zu 8 y-Achsen. Für jede y-Achse können 10 Variable in die Grafik aufgenommen werden.

Monitoring -> Graphic: Zeigt das Grafikfenster. Mehr über Grafik in Abs. Abs. 7. Graphic Windows

5.3. Fehlerbehandlung

Linear Dependence: es müssen mindestens so viele Substanzen in die Berechnung als Referenz einbezogen werden, wie die Anzahl der Elemente im System.

Die Substanzen, die in mehreren Phasen vorkommen gelten als eine Referenz. D.h. Wenn ein System aus H2O(g), H2(g), O2(g) und H2O(l) besteht, werden für die Berechnung zwei Referenzen benötigt. Alleine mit den Referenzen H2O(g) und H2O(l) kann keine Berechnung durchgeführt werden.

Wenn die Anzahl der Referenzen und die Anzahl der Elemente gleich ist, sind die Korrelationskoeffizienten immer 1 und dieser Wert hat in solchen Fällen keine statistische Bedeutung.

Wenn in der Spalte für P (c) oder a (c) 'inf.' erscheint, sind die Werte der Aktivitäten ungewöhnlich groß.

5.4. Beispiele
Berechnung der Zusammensetzung einer Gasphase und die Temperatur im Gleichgewichtszustand
In einem System bestehend aus den Elementen C, O, H, N sollen die folgenden Messungen vorliegen und Russbildung zu beobachten sein. Die mittlere Temperatur soll zwischen 300 und 800 °C liegen

Anhand dieser Messungen werden im folgenden die CO- und NOx- Partialdrücke und die Temperatur des Systems unter 1 bar ermittelt:

5.4.1. Elemente im System auswählen: Menü System -> Elemente, in der folgenden Dialogbox H, C, N, O auswählen

5.4.2. Komponenten in Phasen auswählen
Jeweilige Phase (mit der linken Maustaste anklicken ) in den Vordergrund bringen
Menü System -> Komponente
oder in der jeweiligen Phase die rechte Maustaste drücken, im Popup-Menü: Komponente
In der folgenden Dialogbox die Komponente auswählen

5.4.3. Definition der Protokoll-Variable: Menü Monitoring -> Record variables
Temperature and Correlation und Summe der Partialdrücke der Gasphase P(ph) in die Protokollierung aufnehmen.

5.4.3. Berechnung: Menu System -> Calculation by Variation
Die Berechnung von 300°C mit Schritten von 25°C bis 800 °C eingeben.

Berechnungsergebnisse in der Protokoll-Tabelle

Aus den Berechnungen ergibt sich eine max. Korrelationskoeffizient bei 500°C. Der entsprechende Druck der Gasphase beträgt 0.9964 bar.
Im folgenden werden die Berechnungsergebnisse grafisch dargestellt.