Thermodynamische Berechnungen mit MATLAB - Entwicklung einer Programmsammlung

Klein, Olaf

Die schnell fortschreitende Entwicklung immer leistungsfähigerer Computer ermöglichte in den letzten Jahren einen verstärkten Einsatz rechnergestützter Modellierungen und Simulationen in der chemischen Technik. Ein Programmsystem, das bereits erfolgreich auf diesem Gebiet eingesetzt wurde, ist MATLAB. Es umfaßt in seiner Grundversion verschiedene Algorithmen für numerische Hochleistungsrechnungen und Funktionen, die weit über den Umfang einer normalen Programmiersprache hinausgehen. Diese Grundversion kann mit verschiedenen Funktionsbibliotheken erweitert werden. Jedoch stellt MATLAB keine explizite Funktionsbibliothek für Berechnungen auf dem Gebiet der chemischen Technik zur Verfügung. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es daher, eine Programmsammlung zu erstellen, die den leistungsfähigen numerischen Verfahren von MATLAB Funktionen zur Seite stellt, die es erlauben, thermodynamische Basisdaten für chemisch-technische Simulationen zu berechnen. Neben der Realisierung der angesprochenen Programme ist die Untersuchung von MATLAB, bezüglich der Eignung für die gestellten Aufgaben, integraler Bestandteil der Arbeit. In dieser Dissertation wurden Programme zur Berechnung von thermodynamischen Eigenschaften idealer und realer Gase, von VLE Daten, zur Abschätzung molekularer Transportkoeffizienten und Methoden zur Berechnung chemischer Simultangleichgewichte implementiert. Des weiteren ist ein System zur benutzerfreundlichen Verwaltung von Daten unter MATLAB erstellt worden.

The fast development of powerfull computer technologie has lead to an increased use of computer based modeling and simulation techniques in chemical engineering in the last few years. A programmingsystem that has all ready been used successfully on this scientific topic is MATLAB. It's basic version includes different algorithms for powerfull numerical caluclations and functions far exceding those of usual programming languages. This basic version can be expanded with a wide range of existing tollboxes. However there is no MATLAB toolbox available for the special topics of chemical engineering. The aim of the present work ist to build a program collection, that adds functions to calculate thermodynamic basic data for chemical engineering to the tools available in MATLAB. Beside the implementation of these programs the second main topic of this work is the investigation of MATLABs ability to handle this functions. The implemented programs contain functions for the calculation of thermodynamic properties of ideal and real gases, VLE data, molecular transport coefficients and simultaneous chemical equilibria. Further more a system for the user-friendly handling of data has been implemented with Matlab.

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Klein, Olaf: Thermodynamische Berechnungen mit MATLAB - Entwicklung einer Programmsammlung. 2001.

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