4. Форми вихідних даних

Вихідні дані роботи програми виводяться на екран в формі рисунка-графіка і файла числових даних REZ.REZ.

екран містить графіки розподілу концентрацій, в кількості, заданій в файлі вхідних даних, до 7 графіків включно.

На екран номери графіків, показані на рисунку 2, не виводяться, графіки відрізняються лише кольором. Кольори такі ж, як в позначеннях в стовпчику, розташованому справа від рисунка. Одночасно поряд вказані знаки зарядових чисел компонентів (для номерів, які перевищують кількість компонентів, стоїть знак “+”). Під рисунком для зручності візуального аналізу графіків наведені значення швидкості фільтрації, габаритної густини струму і швидкості міграції компонента 1 (перший в списку) в точці x=L/2, а також вказано стрілками напрямки фільтрації та міграційного руху позитивних іонів .

Концентрації на графіках наведені у абсолютних одиницях (Моль/л), в масштабі, вказаному у вхідних даних (в даному прикладі 2 М – значення СМ)

Рис.2. Графічна інформація програми PDFPAS. Розподіл концентрацій компонентів по глибині сепаратора. Числа 1-4 –номери іонних компонентів, в порядку розташування в рядках файла вхідних даних. На екрані номери графіків відсутні, графіки відрізняються кольором.

В файлі результатів rez.rez програма формує результати розрахунків в числовій формі.

Спочатку повторюються вхідні дані (заголовки є копіями з файла вхідних даних), концентрації та зарядові числа виводяться в форматі без цифр після коми і округлюються, тому дробні числа в файлі відрізняються від заданих):

__IT___KJ_________L_______ALF________I________JF

2000 4 0.0 1.20 2.00 0.000100

______EPS_______CM______A1________A2________A3

0.000000 2.0 1.0 0.0 0.0

1-2-3...H+1_______Cu+2_____Zn+2_______SO4-2_____5.CL/CP/Z/D по порядку!

0 0 1 1

0 2 0 2

1 1 1 -1

0.000010 0.000010 0.000010 0.000010

ITR......EPS1......EPS2.…...SUM….....ZUM...….....CA....……CK

307 0.000001 0.000001 0.15670 0.15670 0.00198 0.00198

0.004646706 0.012995005 0.016014083 -0.036359283

Четверта строчка заголовків вказує групу контрольних параметрів:

ITR		Кількість виконаних ітерацій на момент зупинки програми
EPS1, EPS2		Відносні помилки при виконанні розрахунків розподілу концентрацій катіонів та аніонів на момент закінчення роботи програми
SUМ, ZUM		Контрольні параметри (суми концентрацій катіонів та аніонів у всіх вузлах), при точному розрахунку повинні бути однаковими.
СА, СК		Контрольні параметри (середні концентрації катіонів та аніонів у всіх вузлах), при точному розрахунку повинні бути однаковими.

Останній рядок чисел, без заголовка, містить головний практичний результат розрахунку – значення потоків окремих компонентів, Моль/с на габаритну площу 1 см², із знаками напрямку потоку – справа наліво знак -, а знак + опускається. Числа виведені у тому ж загальному порядку розташування компонентів (третій заголовок).

Значення окремих компонентних потоків, які повинні бути однаковими в будь-якому перетині сепаратора, визначені безпосередньо за рівнянням переносу і одержані як середні величини у всіх вузлах осі «х». Загальна сума катіонних потоків повинна дорівнювати сумі аніонних, а їх різниця і є найбільш повним значенням абсолютної помилки розрахунку. Вона показує, наскільки в середньому відрізняються підраховані значення компонентних потоків в різних перетинах сепаратора. Цю помилку потрібно визначити самостійно. В наведеному прикладі сума катіонних потоків дорівнює 0.004646706 +0.012995005+ 0.016014083=0.03366, а відносна помилка розрахунку складає (0.03636 –0.003366)/0.03636 =0.074, тобто 7.4%.

4. Завдання

Для моделювання доцільно обрати конкретний технічний об”єкт, в якому використовується сепаратор або мембрана для відокремлення катодної і анодної камер (наприклад, діафрагмений або мембранний електролізер для електролізу NaCl, паливний елемент або редокс-аккумулятор). Для таких систем в літературі можна знайти необхідні дані про характеристики сепараторів та електролітів, режимів процесу.

При моделюванні записувати:

1. всі вхідні дані – один раз

2. кожного разу (кожний варіант завдання) –

• значення варіативного параметра;

• значення компонентних потоків.

1. Вивчити характер розподілу концентрацій в сепараторах різної товщини (варіативний параметр L= 0.0010.5 см ). Як базовий варіант обрати вхідні дані, наведені в прикладі форми вхідного файла. Побудувати графіки концентраційних профілів.

Визначити загальну відносну помилку розрахунку та її залежність від товщини сепаратора.

1. Встановити, як змінюються концентраційні профілі іонів при зміні величини і напрямку струму (до рівня, який перевищує типові технологічні значення в 2-5 раз). Як базовий варіант обрати вхідні дані, наведені для прикладу форми. JF=0.

2. Встановити, як змінюються концентраційні профілі іонів при зміні величини і напрямку фільтраційного потоку (в інтервалі JF=-0.01 +0.01). У висновках сформулювати, який саме характер змін концентраційних профілів іонів протилежних знаків при цьому спостерігається.

3. Вивчити вплив електропровідності електроліту  на параметри переносу і концентраційні профілі іонів. Базовий варіант інших вхідних даних - як в прикладі. Варіативні параметри – коефіцієнти функції (С_S):

• сильна залежність електропровідності від сумарної іонної концентрації,

а1=0, а2=0.1, а3=-0.1; а1=0, а2=1, а3=-0.1.

• незалежність електропровідності від сумарної іонної концентрації (три різні значення ):

а1=0.1, а2=0, а3= 0; а1=0.5, а2=0, а3= 0; а1=2.0, а2=0, а3=0 .

5. Вивчити вплив сумарної іонної концентрації на характеристики переносу окремого компонента. Базовий варіант інших вхідних даних - як в попередніх завданнях. Орієнтовний блок вхідних даних – варіативні значення компонентних концентрації:

H^+1	0.2 0.2	1.0 1.0
Cu^+2	0 1.8	0 1.8
Zn+2	1 1	2 2
SO4^-2	1.2 3	3 4.8

Перше число для кожного компонента – CL, друге –СР. В двох комплектах даних (колонки) однакові концентрації іонів міді в обох електродних камерах, але різні сумарні іонні концентрації. Порівняти концентраційні профілі катіонів міді в обох випадках і зробити висновки (головна мета).

5. Примітки та зауваження

1. Помилки і погане сходження ітерацій можуть виникати в умовах, коли окремі функції розподілу надмірно круто вигнуті (схожі на злом кривої, що складається з двох частин – майже вертикалі при х0 і майже горизонталі y0). Причини: надмірно велика товщина сепаратора, або габаритна густина струму.

2. Обов’язково контролювати електронейтральність розчинів в камерах. В завданні 4.5 в усіх чотирьох колонках маємо катіонні суми в трьох рядках, які точно дорівнюють аніонним сумам (тут в сумі лише один аніон SO₄^-2 в четвертому рядку): 0.2+0+1=1.2, 0.2+1.8+1=3, 1+0+2=3, 1+1.8+2=4.8

Література

1. Кошель Н.Д. Материальные процессы в электрохимических аппаратах. Моделирование и расчет. Учебное пособие. Киев-Донецк, Головное издательство изд.объединения “Вища школа”. -1986. -192 с.

2. Кошель Н.Д.Моделирование на ЭВМ элементов электрохимической технологии. –Киев: УМК ВО. -1992. –292 с.

3. Кошель М.Д. Теоретичні основи електрохімічної енергетики, Дніпропетрогвськ,

УДХТУ, 2002. 430 с.