Schnaps oder Fusel – Auslegung thermischer Trennapparate anhand realistischer Stoffdaten aus dem Thermodynamikpaket Props Elena Aulich Januar 2011.

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1 Schnaps oder Fusel – Auslegung thermischer Trennapparate anhand realistischer Stoffdaten aus dem Thermodynamikpaket Props Elena Aulich Januar 2011

2 Gliederung  Einleitung  Thermodynamikpaket Props  Konvertierung von C nach C++  Zusammenfassung und Ausblick Schnaps oder Fusel, 19.01.11 2

3 Einleitung - Motivation  Entstehung von Alkohol: Bei alkoholischer Gärung (bis Alkoholgehalt von max. 23%)  Höhere Konzentration nur durch Abtrennung aus der Fermentationsbrühe, z.B. durch Destillation  Abtrennung unerwünschter Stoffe (z.B. Methanol, macht u. a. den Kater) Schnaps oder Fusel, 19.01.11 3

4 Motivation – Was ist Destillation?  Thermisches Trennverfahren zur Trennung ineinander gelöster Stoffe  Innerhalb Destillationskolonne Einstellung von Gas-Flüssigkeits- Gleichgewichten  Anwendung: Trennung von Erdöl Meerwasserentsalzung Stofftrennung in der chemischen Industrie Alkoholproduktion … Schnaps oder Fusel, 19.01.11 4 (Foto: Wacker Chemie AG)

5 Motivation - Destillation  Berechnung zur Machbarkeit der Trennung kann anhand von Gleichgewichtsberechnungen erfolgen  Grafische Darstellung durch T-xy-Diagramme Schnaps oder Fusel, 19.01.11 5

6 Motivation – T-xy-Diagramm - ideal Schnaps oder Fusel, 19.01.11 6 Liquid/Vapor Molefrac WATER Temperature C T-xy for WATER/ETHANOL flüssig gasförmig Flüssigkeitskonzentration Dampfkonzentration Gemisch

7 Motivation – T-xy-Diagramm - real Schnaps oder Fusel, 19.01.11 7

8 Motivation - g E -Modelle  Berechnungsgrundlage für diese Darstellungen bilden g E -Modelle  Stark nichtlineare Gleichungen  Berechnungen sind komplex, werden aber sehr oft benötigt  Sinnvoll Berechnung auszulagern  Props Schnaps oder Fusel, 19.01.11 8

9 Thermodynamikpaket Props  Am AVT-PT entwickelt  Schnittstelle in C programmiert  32 Dateien, >55000 Zeilen, >100 Funktionen  Verschiedene Berechnungsroutinen, unter anderem zur Ableitungs- oder Stoffdatenberechnung  Stoffdaten zur Simulation und Optimierung von chemischen Prozessen unverzichtbar. Lässt sich das Stoffgemisch trennen? Welche Dimensionen und welche Kosten hat meine Kolonne? Schnaps oder Fusel, 19.01.11 9

10 Aufgabenstellung  In der Forschergruppe gibt es folgende Erweiterungsanforderungen: Verbesserung der Ableitungsberechnung Abwärtskompatibilität  Herangehensweise Abwärtskompatibilität nur durch Funktions- und Operatorüberladung möglich Konvertierung des Codes von Props von C nach C++ Schnaps oder Fusel, 19.01.11 10 Konvertierung des Codes von Props von C nach C++

11 Konvertierung von C nach C++ - Allgemein  Konvertierung immer möglich, da C++ Weiterentwicklung von C  Trotzdem Probleme möglich  Mögliche Ursachen für Syntaxfehler: Unsauberes Programmieren (z.B. fehlende Casts) Keywords aus C++ als Variablenname genutzt Fehlende Variablentypen bei Funktionsdeklaration …  Zwei Varianten der Konvertierung Beibehalten der Codestruktur und einfache Behebung aller aufgetretenen Fehler Neustrukturierung des Codes (Anpassung an neue Programmierkonzepte, Überarbeitung des gesamten Codes) Schnaps oder Fusel, 19.01.11 11 Beibehalten der Codestruktur und einfache Behebung aller aufgetretenen Fehler

12 Konvertierung von C nach C++ - mögliche Probleme  Beispiel (Funktionsdeklaration) Schnaps oder Fusel, 19.01.11 12

13 Konvertierung von C nach C++ - mögliche Probleme  Beispiel (Variablenüberdeckung) Schnaps oder Fusel, 19.01.11 13

14 Konvertierung von C nach C++ - aufgetretene Probleme  Aufgetretene Probleme Fehlende Casts (92%) Andere (8%) Schnaps oder Fusel, 19.01.11 14

15 Konvertierung von C nach C++ - aufgetretene Probleme  Falscher Variablenname zieht viele Fehlermeldungen nach sich  Folgefehler durch Umbenennung behebbar Schnaps oder Fusel, 19.01.11 15

16 Konvertierung von C nach C++ - aufgetretene Probleme  Fehler durch fehlende Typangaben in Deklaration Schnaps oder Fusel, 19.01.11 16

17 Konvertierung von C nach C++ - Validierung  Prüfung auf Korrektheit der Konvertierung nötig  Keine Testroutinen, Test durch Funktionsaufrufe (Regressionstest)  Ausschluss von Compilerfehlern  Laufzeitfehler weiterhin möglich  Vergleich der Ergebnisse brachte keine Unterschiede Schnaps oder Fusel, 19.01.11 17

18 Zusammenfassung und Ausblick  Verwendung des Thermodynamikpakets Props  Konvertierung von C nach C++ Welche Probleme können auftreten Welche sind aufgetreten Wie können diese behoben werden  Funktionsüberladung zur Ableitungsberechnung  Nötige Operatorüberladungen  Vergleich verschiedener Methoden zur Ableitungsberechnung Schnaps oder Fusel, 19.01.11 18

19 Danke für Ihre Aufmerksamkeit Für Fragen stehe ich zur Verfügung