Теория фазового состояния водно-спиртовой смеси: температура, давление, концентрация

Какова конечная цель сего действа?THK, 29 Янв. 20, 21:08

Задач несколько:
1. Сделать электронный попугай.
2. Сделать автоматизацию на базе компа.
3. Просто чисто научно-прикладная зададача - получить максимально возможно точную формулю для приклажных рассчетов, которую в дальнейшем можно использовать как эталон для получения упрощенных прикладных формул.

Меня лично больше интересует третий пункт, потом второй.
223го интнресует первый пункт.

На мой взгляд пункты слетует решать в следующем порядке: 3, 2, 1.

Кроме меня выводом "точной" в математическом смысле формулы здесь больше никто не занимается.
Были ещё Нетсбин и Руди, но они сейчас этой задачей не занимаются.
У меня лично в последний подход к снаряду не хватило ума сделать последний шаг - вывести интерполяционные полиномы для коэфициентов активностей спирта и воды.
Другие коллеги по форуму, на сколько знаю, даже не пытались этого делать.
Если ты хорошо разбираешся в математике и термодинамике - подключайся к проэкту.
Если нет - жди пока кто то другой выведет формулу пригодную для прикладных применений.

Запихуть формулы в мегу, на мой взгляд, уже не проблемаTHK, 29 Янв. 20, 21:08

На самом деле проблемы две:
1. Отсутствие пригодной для запихивания формулы.
2. Большие вычислительные ресурсы необходимые для рассчета (с приемлемой точностью) влоб спиритуозности по заданным давлению и температуре.

У меня лично в последний подход к снаряду не хватило ума сделать последний шаг - вывести интерполяционные полиномы для коэфициентов активностей спирта и воды.Kotische, 29 Янв. 20, 21:24

эксель подбирает, называется линия тренда

Добавлено через 1мин.:

из распространных микроконтроллеров в esp32 дохрена памяти, там же USB+BT+Wi-Fi

Добавлено через 2мин.:

1. Сделать электронный попугай.Kotische, 29 Янв. 20, 21:24

гистерезис тензодатчика и температурный дрейф АЦП перекроют с запасом все погрешности справочных табличных данных и ошибки в их интерполяции, +- 0,1%.об более чем дохрена для электронного попугая, сделать его думаю на 3д принтере

dee, эксель - фуфло!
ОриджинПро подбирает гораздо лучше.
Проблема в том что подбирать произвольную функцию не может никто.
Любая регрессия работает только в рамках заданного класса функций.
Применительно к нашей задаче нужно вопервых выбрать базовую функцию которая будет приближать наш график наилучшим способом и вовторых нужно достаточное количество точек чтобы регрессия смогла подобрать все коэфиценты базовой функции, обеспечивая желательную точность.
Проблемы две:
1. Мало точек в исходных данных, к тому же данные сильно зашумлены.
2. Базовые полиномы котрые мне удалось найти дают какие то неадекватные значения в интересующих нас диапазонах. Скорее всего я как то не правильно понял суть этого полинома, либо в книжке опечатка в формуле.

Kotische, ты интерполяцию с уравнением кривой не путаешь ? ты же сам выкладывал экселевский фаил давление кипение концентрация с шагом в 10 кПа, 33000 точек, неужели мало ?

сначала по давлению интерполируешь 30 пар значений концентрация жидкость-пар в вектор значений температура - концентрация, потом внутри по температуре интерполируешь два соседних значения температура-концентрация, не так уж и много табличных значений

Для интерполяции нужна таблица с готовыми точными значениями между которыми собственно интерполяция и работает. Но мы этих точек НЕ имеем. А имеем набор сильно зашумленных точек, из которых ещё как то нужно получить эти самые точки с ТОЧНЫМИ значериями.
Интерполяция же по зашумленным точкам - это говно полное, шумы начинают резко возрастать и точность в результате получается ниже плинтуса.

По этому нужно подобрать подходящую гладкую базовую функцию, регрессией коэфициентов наложить её на график зашумленных точек. Потом уже из этой функции получать "точные" значения "без шума" и уже по ним интерполировать нужные нам точки.

Добавлено через 3мин.:

ты же сам выкладывалdee, 29 Янв. 20, 22:05

это было построено интерполяцией по данным с сайта LVE.
Потом было выяснено что доверять данным с этого сайта нельзя, они в районе 40% спиритуозности сильно врут.

Добавлено через 5мин.:

интерполируешь два соседних значенияdee, 29 Янв. 20, 22:05

я там интерполировал двумерным кубическим сплайном,
но это не решает проблемы недостоверных исходных данных.
Там данные НЕ экспериментальные а полученные рассчетом по какой то физикоматематической модели. И у меня лично доверия к этой модели теперь нет

не стоит выжимать из справочных данных больше чем погрешность датчика давления, температуры и показаний спиртометра, я на работы дрючился с неопределенностью вычисления атмосферного и статического давления в газопроводе что бы измерять расход воздуха +-1% а по другая метдика давала точность отбора пробы составляла 10% а точность фотокалометрического метода анализа пробы уже +-25%, общая неопределенность метода выходила +-36%

Ну графики зависимости давления от температуры для чистой воды и чистого спирта
у меня есть до 0.0001°С а то и точнее
А вот домучить формулу для их смеси с произвольной концентрации пока не получилось.

а ты не обращал внимания что зависимость температур их кипения от давления более менее ровные прямые ?

Добавлено через 1мин.:

это значит что и линии концентраций будут более менее прямыми, остается вопрос только с концентрацией пара, а он напрямую связан с вопросом на кой ляд тебе концентрация насыщенного пара водо-спиртовой жидкости при разных температурах и давлениях

Потом было выяснено что доверять данным с этого сайта нельзя, они в районе 40% спиритуозности сильно врут.Kotische, 29 Янв. 20, 22:13

Откуда такие выводы? Насколько сильно врут?  У меня результаты удовлетворительные.

Температура кипения - нефизичный термин!
Он содержит в себе внутренне присущую неопределенность.
Правильный термин зависимость давления насыщенного пара от температуры.
И этот график СОВСЕМ не линейный. Он экспоненциальный!
Причем он очень хорошо приближается довольно простой формулой, но НЕ точно,
реальные экспериментальные точки танцуют вокруг этого графика волнами, которые приходится приближать несколькими поправками. В международно принятой формуле этих поправок 12 штук.

Kotische, ты составляешь утверждение типа "10% кипит при 350 ртути при 54 градусах и дает пар 30%"
тебя при этом волнует
10% концентрации +-0,1 достаточно
350 ртути +-1 достаточно
54 градуса +- 0,05 достаточно
а пар 30% +- 1% (вообще не понятно на что влияет)
и за какую точность ты сражаешься ?

Откуда такие выводы? Насколько сильно врут?m16, 29 Янв. 20, 22:37

Новый калькулятор Руди считает по данным с сайта LVE.
223ий говорил, что старый калькулятор который считает по табличам Стабникова с экспериментом бьется гораздо лучше. Я лично сравнивал данные из Стабниковских таблиц и с LVE там под 1% спиритуозности ошибка получалась, если не больше

тут многие сражаются за точность измерения температуры для старт/стопа в одну тысячную градуса, промышленные колонны знаешь чем меряют ? спиртовым термометром с ценой деления в 1 градус, и они с эти градусником отжимают барду до 0,015% и делают альфу, потому что знают что меряют

потому что знают что меряютdee, 29 Янв. 20, 22:45

Так я пока ничего не меряю.
Я формулу вывожу.
Чисто математическая задача.
Если есть "точная" формула которая используется как ЭТАЛОН, значениям которой ты доверяешь,
всегда можно сделать на её основе приближенную формулу/алгоритм.
И этот алгоритм не будет разваливаться от цифровых шумов и можно будет оценить/задать нужную нам в данном конкретном случае точность/сложность.

Взяв за основу зашумленные кривые данные и пихая их сразу в контроллер ты нихрена ничего путного не получишь, и не будешь уверен в полученом результате.

по табличас Стабникова с экспериментом бьется гораздо лучше. Я лично сравнивал данные из стабриковских таблиц и с LVE там под 1% спиритуозности ошибка получалась, если не большеKotische, 29 Янв. 20, 22:43

Почему ты принимаешь таблицы Стабникова за эталон?  Согласись, в те времена средства измерения были менее точными нежели сейчас. И потом что такое 1%?  Смешно говорить.

На уровне регрессии дающей точность в пятом знаке,
1% - это дохера!
К тому же я точно не помню, может там больше одного процента была погрешность.

Добавлено через 5мин.:

Почему ты принимаешь таблицы Стабникова за эталон?m16, 29 Янв. 20, 23:00

Они ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ!
А в LVE чисто рассчетные при этом вообще не понятно от каких экспериментальных данных отталкиваются и на какой мат. модели рассчет основан.
223ий сказал что в пределах экспериментальной точности Стабниковские данные бьются с экспериментом гораздо лучше. Тут тогда вопрос кому верить, 223му или авторам сайта.
Я лично экспериментально не проверял ни те ни другие данные.

2. Большие вычислительные ресурсы необходимые для рассчета (с приемлемой точностью) влоб спиритуозности по заданным давлению и температуре.Kotische, 29 Янв. 20, 21:24

Категорически несогласен. Говорю как практик, реализовавший на ATmega644 гелиостат с расчетом "влоб" положения солнца на небе + WEB сервер с простенькими страничками. Если интересно или нужны подтверждения словам - кину ссылку в ЛС.

Теперь по делу. Нашел книгу "Основные законы химии." в двух томах. Авторы: Дикерсон Р., Грей Г., Хейт Дж. по моему она здесь не проскакивала. Естественно всю ее не читал, но интересными показались вот эти странички:
Парциальные давления паров воды и спирта над растворами спиртов - https://www.chem21.info/info/1568612/
Давление пара над раствором - https://www.chem21.info/info/20744/
Ниже приведен пример расчета активности и коэффициента активности воды в водном растворе этанола. - https://www.chem21.info/...23197144113082/
Пример. Парциальное давление водяного пара над водным раствором этилового спирта - https://www.chem21.info/...00059108044188/
Надеюсь инфа поможет.

От себя. Опираясь на практические данные от 223-го ты учитываешь, что у него в парах не только вода и этиловый спирт? Какой процент примесей (вкусных и не очень) будет присутствовать в каждом конкретном случае?
Каков процент влияния всего это на измерение и расчет спиртуозности по "идеальным формулам" для меня загадка, поэтому предлагаю вычисления с точностью 1% считать достаточными для практического применения.

PS Вот ссылка для скачивания книги целиком: https://alleng.org/d/chem/chem82.htm

THK, в качестве ликбеза - нормально,
с качестве инженерной рекомендации - не катит
Активности - не константы, а хитрые нелинейные функции, есть несколько приближающих функций для активностей дающих аналитическую зависимость коэфициента активности от температуры, давления, концентрации. Я брал эти формулы из статей, но у меня не получилось добиться чтобы из расчета получались приемлемые значения.

Добавлено через 5мин.:

Вот ссылка для скачивания книги целикомTHK, 30 Янв. 20, 11:13

Спасибо, почитаю

Kotische, тебе нужны давление - температура - концентрация в жидкости или еще и концентрация в паре ?
в первом случае можно кипятить пробирку под разным давлением и снять график зависимости

Вообщето концентрация в паре как бы автоматически следует из формулы состояния.
Типа концентрация в жидкости умножить на коефициент активности