化工热力学气体p-V-T关系的编程计算论文

气体p-V-T关系的编程计算

摘要

本文运用c语言编程的方法，解决化工热力学中的气体p-V-T关系的计算。

在化热力学气体p-V-T关系的计算过程中，有很多复杂的计算，有些需要进行复杂的小数计算，还有谢问题需要通过反复迭代才能得到结果。在解决这些问题时通过编程计算成为大家选择的最佳途径之一。本文系统的对这些程序做了汇集、汇编、整理，得到了可以直接应用的程序。

本程序充分考虑了人机语言转换的障碍，在人机交流的过程中会自动提示使用者进行操作：在输入数据时，会有输入格式说明等提示；在结果输出时，会把运算公式、计算迭代过程以及运算结果一并输出，方便使用者解决问题。

程序中使用的是C语言做计算，程序中使用了if，for，switch语句等基础函数语句和函数调用的基本方法，函数之间结合比较简单，使用者也可以按自己的需求自行改动函数语句。

本程序的主函数部分如下:

#include

#include

void main( )

{

char fch,jg,sql;

float p,V,T;

int i,n;

printf("欢迎进入物质p-V-T关系计算环境，程序正在编写中，欢迎交流学习!");

printf("\n请输入所用方程和所求量。\n公式代号说明：1 理想气体状态方程；2 维里方程；3 范德华方程；4 RK方程；5 SRK（RKS）方程。\n所求量为p,V,T");

printf("\n请输入所选方程代号fch=");scanf("%s",&fch);

printf("\n请输入所求量sql=");

scanf("%s",&sql); xzfch(fch,sql);

}

本文运用本文成功的解决了计算中遇到的大部分题。在数值计算、迭代计算等复杂问题中得到了方便的应用。程序能解决的问题如表一：

表一：程序能解决的计算

1.符号说明

本程序在编写过程中使用了C 语言中通用的符号，在定义子函数及变量过程中使用的是汉语拼音中的生母标注法，具体标注如下：

变量定义：

p,V ,T,R--------气体的压强，体积，温度以及系数R ； sql--------------所求量； fch-------------使用的方程； 函数的定义：

shrp(),shrV （）,shrT （）---------在已知p,V ,T 的时候的输入函数；

LX(),VL(),VDW(),RK(),SRK()--理想气体状态方程, 维里方程,范德华方程,RK 方程, SRK （RKS ）方程。

2.程序汇编思路

在程序编写过程中，遵循下列路径：

3.使用要求及方法

要求电脑安装Microsoft Visual C++程序软件。

使用时直接打开程序，

依次点击运行按钮，按提示输入相关方程及数据即可。

运行界面如下：

4.补充说明

程序仍在开发编辑中，使用过程中如果发现任何问题，欢迎学习交流！

附件：

完整的程序如下：

#include

#include

float p,V,T,R;

R=8.314;

/*输入函数库*/

void shrp()

{

printf("\n请输入已知量V=");

scanf("%f",&V);

printf(" T=");

scanf("%f",&T);

}

void shrV()

{

printf("\n请输入已知量p=");

scanf("%f",&p);

printf(" T=");

scanf("%f",&T);

}

void shrT()

{

printf("\n请输入已知量p=");

scanf("%f",&p);

printf(" V=");

scanf("%f",&V);

}

/*计算函数库*/

/*理想气体状态方程*/

void LX(char sql)

{

switch(sql)

{

case'P':case'p':shrp();

p=R*T/V;

printf("\n计算公式为p=R*T/V\n所求量p=%f\n",p);

break;

case'V':case'v':shrV();

V=T*R/p;

printf("\n计算公式为V=T*R/p\n所求量V=%f\n",V);

break;

case'T':case't':shrT();

T=p*V/R;

printf("\n计算公式为T=p*V/R\n所求量T=%f\n",T);

break;

default:

printf("\n\n输入所求量错误\n");

}

}

/*维里方程*/

void VL(char sql)

{

float B,C,Z;

float f[20],g[20];

int i;

f[0]=1;

printf("\n请输入维里系数B=");

scanf("%f",&B);

printf("\n请输入维里系数(如果没有C请输入0) C=");

scanf("%f",&C);

if(C==0)

switch(sql)

{

case'P':case'p':shrp();

Z=1+B/V;p=Z*R*T/V;

printf("\n计算公式为\n Z=1+B/V;\np=Z*R*T/V;\n系数Z=%f\n所求量p=%f\n",Z,p);

break;

case'V':case'v':shrV();

Z=1+B*p/R/T;

V=Z*T*R/p;

printf("\n计算公式为\n Z=1+B*p/R/T;\nV=Z*T*R/p; \n系数Z=%f\n所求量V=%f\n",Z,V);

break;

default:printf("\n\n输入所求量错误\n ");

}

if(C!=0)

switch(sql)

{

case'P':case'p':shrp();

Z=1+B/V+C/V/V;

p=Z*R*T/V;

printf("\n计算公式为\n Z=1+B/V+C/V/V;\np=Z*R*T/V;\n系数Z=%f\n所求量p=%f\n",p);

break;

case'V':case'v':shrV();

for(i=0;i<20;i++)

{

g[i]=R*T/p*f[i];

f[i+1]=1+B/g[i]+C/g[i]/g[i];

if(f[i+1]-f[i]>-1e-6&& f[i+1]-f[i]<1e-6)

break;

}

Z=f[i+1];

V=Z*T*R/p;

printf("\n第%d次计算后，\nZ%d=%f;\nV%d=%f;",i,i,f[i+1],i,g[i]);

printf("\n计算公式为\n V[i]=R*T/p*Z[i];\nV[i]=R*T/p*Z[i];Z[i+1]=1+B/g[i]+C/g[i]/g[i]; \n系数Z=%f\n所求量V=%f",Z,V);

break;

default:

printf("\n\n输入所求量错误\n");

}

}

/*范德华方程*/

void VDW(char sql)

{

float a,b;

printf("\n请输入相关参数a=");

scanf("%f",&a);

printf("\n请输入相关参数b=");

scanf("%f",&b);

switch(sql)

{

case'P':case'p':shrp();

p=R*T/(V-b)-a/V/V;

printf("\n计算公式为\n p=R*T/(V-b)-a/V/V;\n所求量p=%f\n",p);

break;

case'V':case'v':

printf("\n\n无相关公式");

break;

default:

printf("\n\n输入所求量错误");

}

}

/*RK方程*/

void RK(char sql)

{

float Tc,Pc,Z,a,b,A,B;

float f[20],g[20];

int i;

f[0]=1;

printf("\n请输入相关参数Tc=");

scanf("%f",&Tc);

printf("\n请输入相关参数Pc=");

scanf("%f",&Pc);

a=0.42748*R*R*Tc*Tc*sqrt(Tc)/Pc;

b=0.08664*R*Tc/Pc;

switch(sql)

{

case'P':case'p':shrp();

p=R*T/(V-b)-a/sqrt(T)/V/(V+b);

printf("\n计算公式为\n p=R*T/(V-b)-a/sqrt(T)/V/(V+b);\n所求量p=%f\n",p);

break;

case'V':case'v':shrV();

A=a*p/R/R/T/T/sqrt(T);

B=b*p/R/T;

for(i=0;i<20;i++)

{

g[i]=B/f[i];

f[i+1]=1/(1-g[i])-A/B*g[i]/(1+g[i]);

printf("\n第%d次计算后，\nZ%d=%f;\nh%d=%f;",i,i,f[i+1],i,g[i]);

if(f[i+1]-f[i]>-1e-6&& f[i+1]-f[i]<1e-6)

break;

}

Z=f[i+1];

V=Z*T*R/p;

printf("\n计算公式为\n h[i]=B/Z[i];\nZ[i+1]=1/(1-h[i])-A/B*h[i]/(1+h[i]);\n系数A=%f\n系数B=%f\n系数Z=%f\n所求量V=%f\n",A,B,Z,V);

break;

default:

printf("\n\n输入所求量错误\n");

}

}

/*SRK(KRS)方程*/

void SRK(char sql)

{

float Tc,Pc,Tr,a,b,A,B,w,m,K;

float f[20],g[20];

int i;

f[0]=1;

printf("\n请输入相关参数Tc=");

scanf("%f",&Tc);

printf("\n请输入相关参数Pc=");

scanf("%f",&Pc);

printf("\n请输入相关参数w=");

scanf("%f",&w);

a=0.42748*R*R*Tc*Tc*sqrt(Tc)/Pc;

b=0.08664*R*Tc/Pc;

switch(sql)

{

case'P':case'p':shrp();

Tr=T/Tc;m=0.480+1.574*w-0.176*w*w;

K=a*(1+m*(1-sqrt(Tc)))* (1+m*(1-sqrt(Tc)));

p=R*T/(V-b)-K/V/(V+b);

printf("\n计算公式为\n p=R*T/(V-b)-a/ V/(V+b);\n系数a=%f\n系数b=%f\n系数Tr=%f\n系数K=%f\n所求量p=%f\n",a,b,Tr,K,p);

break;

case'V':case'v':shrV();

A=a*p/R/R/T/T;

B=b*p/R/T;

/*for(i=0;i<20;i++)

{

g[i]=B/f[i];

f[i+1]=1/(1-g[i])-A/B*g[i]/(1+g[i]);

if(f[i+1]-f[i]>-1e-6&& f[i+1]-f[i]<1e-6)

printf("\n第%d次计算后，\nZ%d=%f;\nh%d=%f;",i,i,f[i+1],i,g[i]);

break；

}

Z=f[i+1];

V=Z*T*R/p;*/

printf("\n计算公式为\n h[i]=B/Z[i];Z[i+1]=1/(1-h[i])-A/B*h[i]/(1+h[i]);\n所求量V=%f\n",V);

break;

default:

printf("\n\n输入所求量错误\n");

}

}

/*主函数*/

void main( )

{

char fch,jg,sql;

int i,n;

printf("欢迎进入物质p-V-T关系计算环境，程序正在开发中，欢迎交流学习!");

printf("\n请输入所用方程和所求量。\n\n公式代号说明：\n1 理想气体状态方程；2 维里方程；\n3 范德华方程；4 RK方程；5 SRK（RKS）方程。");

printf("\n\n请输入所选方程代号fch=");

scanf("%s",&fch);

printf("\n所求量格式为p,V,T\n\n请输入所求量sql="); scanf("%s",&sql);

switch(fch)

{

case '1':

printf("\n您选择了理想气体状态方程做计算\n");

LX(sql);

break;

case '2':

printf("\n您选择了维里方程做计算\n");

VL(sql);

break;

case '3':

printf("\n您选择了范德华方程做计算\n");

VDW(sql);

break;

case '4':

printf("\n您选择了RK方程做计算\n");

RK(sql);

break;

case '5':

printf("\n您选择了SRK（RKS）方程做计算\n");

SRK(sql);

break;

default:

printf("\n没有您所选择的方程\n");

}

}