Расчет фазовых равновесий методом выпуклых оболочек

• Автор: Восков, Алексей Леонидович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 147 с. : ил.

Оглавление
Оглавление.

Условные обозначения и сокращения

Введение.

Глава 1. Литературный обзор.

1.1. Традиционные методы расчета фазовых и химических равновесий условная минимизация энергии Гиббса, равенство химических потенциалов.

1.2. Геометрические методы оптимизации в химической термодинамике

1.2.1. Метод выпуклых оболочек

1.2.2. Метод касательной

1.2.3. Метод площади

1.3. Существующие программы расчета фазовых равновесий и диаграмм Глава 2. Метод расчта многокомпонетных фазовых диаграмм
2.1. Метод выпуклых оболочек в тройных системах.
2.2. Описание алгоритма.
2.3. Многомерное обобщение
2.4. Скорость работы алгоритма
Глава 3. Расчеты и построение фазовых диаграмм
3.1. Примеры расчета и построения фазовых диаграмм тройных систем.
3.1.1. Системы с индивидуальными соединениями.
3.1.2 Тестовые тройные системы с растворами.
3.1.3. Тройные металлические системы
3.1.4. Системы сольорганический растворительвода. Модели и 1.
3.1.5. Построение поверхностей ликвидуса на примере солевых систем .
3.2. Оптимизация фазовых диаграмм тройных систем по
экспериментальным данным на примере систем X1.
3.3. Примеры расчта и построения фазовых диаграмм 4хкомпоненгных систем
Глава 4. Обсуждение результатов.
4.1. Оценка скорости работы и сложности алгоритма.
4.2. Рассчитанные диаграммы.
4.3. Особенности расчета фазовых границ при сильной асимметрии поверхности энергии Гиббса
4.4. Четырхкомпонентные системы
Основные результаты.
Список литературы


При расчете фазовых диаграмм трехкомпонентных систем методом выпуклых оболочек, в отличие от двойных систем, возникает проблема описания различий между двух и трехфазными областями диаграммы и построения коинод в двухфазных областях. Общее решение этой задачи в рамках метода выпуклых оболочек ранее не рассматривалось, хотя имеются отдельные примеры расчета равновесий в тройных расслаивающихся растворах 9. Поэтому задача разработки универсального и эффективного алгоритма построения фазовых диаграмм трехкомпонентных систем, использующего метод выпуклых оболочек, остается актуальной. Цель работы создание универсального способа расчета и построения фазовых диаграмм многокомпонентных систем в координатах мольных долей компонентов . Т с возможностью распространения на иные обобщнные термодинамические координаты, например, мольные объемы или энтропии, на основе метода выпуклых оболочек и его применение к интересующим науку и практику термодинамическим системам. Разработать универсальный метод расчта фазовых диаграмм многокомпонентных систем в координатах мольных долей компонентов т, основанный на методе выпуклых оболочек. Реализовать разработанный метод в виде компьютерной программы и провери ть его на ряде тестовых и реальных фазовых диаграмм. Осуществить оптимизацию нескольких конкретных фазовых диарамм тройных систем по имеющимся экспериментальным данным. Предложен и реализован в виде компьютерной программы универсальный метод расчта фазовых диаграмм тройных систем в координатах мольных долей компонентов х9 основанный на методе выпуклых оболочек, допускающий обобщение на системы с большим числом компонентов. Его важными преимуществами являются наджное нахождение всех областей фазовой диаграммы в том числе и островных областей расслаивания, отсутствие ограничений на вид характеристических функций системы, отсутствие необходимости в задании начального приближения. Впервые создана программная реализация метода выпуклых оболочек для случая тройных систем, допускающая одновременное присутствие нескольких фаз переменного состава, описывающихся произвольными термодинамическими моделями. Предложенный и развитый в дайной работе метод расчта фазовых диаграмм и его реализация в виде программы ТсгпАР могут быть использованы для расчта фазовых диаграмм широкого круга тройных систем. Возможности метода и созданного программного обеспечения использованы для расчета и построения более 0 фазовых диаграмм тройных систем, которые, в частности, применялись при выполнении работ по проектам РФФИ 6 Термодинамические модели многокомпонентных растворов галогенидов щелочных и щелочноземельных металлов в водноорганических растворителях и 6а Расчеты фазовых равновесий в многокомпонентных системах методом выпуклых оболочек, а также хоздоговоров с ОАО ОХК УРАЛХИМ. Объм и структура работы. Диссертационная работа изложена на 7 страницах машинописного текста, иллюстрирована рисунками и таблицами. Список цитируемой литературы содержит 3 наименований. Работа состоит из введения, обзора литературы посвящн геометрическим методам расчта фазовых равновесий и оптимизации фазовых диаграмм в химической термодинамике, расчтной части, обсуждения результатов, выводов и списка цитируемой литературы. Глава 1. Расчет фазовых и химических равновесий является одной из важнейших термодинамических задач, необходимых, в частности, для построения фазовых диаграмм. Координаты, в которых строятся фазовые диафаммы, можно разделить на два класса обобщенные термодинамические силы ф1 интенсивные переменные температура Т, давление , химические потенциалы компонентов и др. О, экстенсивные переменные энтропия 5, объм К, количества компонентов п1у а также соответствующие им мольные величины й,,, V,,, ил,, которые связаны между собой уравнением ГиббсаДюгема. На рис. В настоящее время наиболее широкое распространение получили методы расчта фазовых диаграмм, основанные на условной минимизации энергии Гиббса. С1 количество и мольная энергия Гиббса фазы . X б или ЯЛТ Уф , О
1. Рис. Условная минимизация энергия Гиббса широко применяется в универсальных программах расчта фазовых равновесий, таких как ТйсгтоСак, ТйегтоЗиПс, , , МТОАТА, СаТСас .