ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Создание российского программного комплекса для расчетов фазовых и химических равновесий
Development of a Russian software package for phase and chemical equilibrium calculations
Конкретные задачи проекта можно разделить на две группы задач, имеющих фундаментальное и прикладное значение. К первой группе относятся: - построение уравнений состояния бесконечно разбавленных растворов в широком диапазоне температур и давлений, а также модификация уравнения Хелгесона–Киркхама–Фловерса (HKF) для описания ассоциативных процессов в растворах; - получение набора самосогласованных (т.е. описывающих экспериментальные данные с учетом термодинамических уравнений связи между ними) значений параметров моделей стехиометрических фаз и растворов в водно-солевых системах, позволяющих прогнозировать свойства и устойчивость фаз многокомпонентных реальных систем. Основная задача, имеющая прикладное значение - разработка программного комплекса, содержащего - данные по термодинамическим свойствам индивидуальных веществ и их растворов в виде набора параметров термодинамических моделей фаз (результат выполнения задач первой группы); - модуль расчета равновесий с численным или графическим выводом результатов; - модуль оценки значений недостающих для расчета физико-химических параметров интересующих систем с помощью групповых методов (моделей).
опыт аналогичных разработок
грант РНФ |
# | Сроки | Название |
1 | 20 апреля 2023 г.-31 декабря 2023 г. | Термодинамика водно-солевых систем: от моделей высокой точности до программной реализации расчетов равновесий |
Результаты этапа: В результате проведенных исследований: (1) впервые с использованием комплекса экспериментальных методов химической термодинамики (статический вариант метода давления насыщенного пара, метод точки росы, калориметрия растворения, эбуллиоскопия, дифференциальная сканирующая калориметрия и термогравиметрия) получен набор термодинамических свойств стехиометрических соединений и фаз переменного состава в бинарных, тройных и четверных (взаимных) системах: определены стандартные энтальпии образования NaH2PO4·2H2O, К2HPO4·3H2О, NaCH3SO2O, Ca(CH3SO2O)2, Mg(CH3SO2O)2·2H2O при 298.15 К; активности воды a(H2O) в растворах метансульфонатов калия и лития, а также в водных растворах Me(CH3SO2O)2 (Me = Ca, Mg); растворимости солей и температуры плавления льда в системах H2O-LiCH3SO2O и H2O-KCH3SO2O; измерены температуры кипения растворов во взаимных системах K+, Na+// NO3-, Cl- - H2O и K+, Na+, H+ // PO43-, Cl- – H2O (последняя система изначально была запланирована на 2-й год проекта); (2) полученные экспериментальные данные совместно с наиболее надежными литературными данными использованы для параметризации и верификации моделей в рамках формализма Питцера; в рамках 1-го этапа выполнения проекта получены и введены в базу данных разрабатываемого программного комплекса верифицированные параметры межчастичных взаимодействий Na+, K+, Cl-, NO3-, H2PO4-, HPO42-, PO43-, CH3SO2O−, позволяющие описать свойства фаз и фазовые равновесия в более широком интервале температур и составов по сравнению с моделями, предложенными на настоящий момент. Для метансульфонат-иона впервые оценены параметры взаимодействия с ионами Li+, позволяющие описывать свойства растворов и фазовые равновесия при температурах, отличных от комнатной; (3) проведена верификация новых подходов к построению уравнения состояния бесконечно разбавленных растворов и растворов, содержащих ионные пары. В новой форме УС бесконечно разбавленных растворов содержит только одну эмпирическую константу, не считая энергии взаимодействия частиц воды, для расчета которой предложено использовать значение энергии дисперсных взаимодействий H2O в рамках PC-SAFT, с последующей регрессией по данным о растворимости воды в алканах. Предложенное уравнение в общем виде удовлетворяет предельным уравнениям – при бесконечном разведении и при максимальной плотности. Несмотря на упрощение выражения, модель сохраняет прежнюю точность описания, что было подтверждено расчётами для водных растворов аргона; (4) предложенное уравнение состояния бесконечно разбавленного раствора протестировано на примере всей линейки инертных газов; по результатам расчетов можно сделать вывод, что модифицированная модель воспроизводит данные с точностью эксперимента и при этом не содержит физически необоснованных варьируемых параметров; (5) разработана общая структура программного комплекса и сформулирован набор требований к формату представления свойств фаз в базе данных водно-солевых систем, в ядро программного комплекса включены модели Питцера и Питцера-Симонсона (для растворов электролитов), модели Воронина и CALPHAD 3-го поколения (для описания температурной зависимости термодинамических свойств стехиометрических кристаллических фаз) с возможностью решения прямой и обратной задач, разработан предварительный вариант пользовательского интерфейса ПК. | ||
2 | 1 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. | Термодинамика водно-солевых систем: от моделей высокой точности до программной реализации расчетов равновесий |
Результаты этапа: | ||
2 | 1 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. | Термодинамика водно-солевых систем: от моделей высокой точности до программной реализации расчетов равновесий |
Результаты этапа: |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".