~~centerh1~~ ====== Инструкция пользователя программы ====== ====== KINETICS v. 1.2 ====== Данная программа предназначена для решения прямой кинетической задачи на персональных компьютерах класса IBM PC XT/AT или совместимых с ними (советские машины: ЕС-1840, ЕС-1841, Искра-1030) под управлени- ем операционной системы MS-DOS. Основа расчета - решение систем диф- ференциальных уравнений методом Гира. Программа представляет собой интегрированную среду, не требующую от пользователей навыков програм- мирования, в которой можно создавать и изменять схемы химических реак- ций, варьировать кинетические параметры, просматривать результаты как в виде графика, так и в виде таблицы, причем таблица может выводиться на принтер (график можно распечатать, нажав клавишу "Print Screen", если это позволяет конфигурация Вашей операционной системы). Схема может состоять из 20 реакций и включать до 20 реагентов, что, как показал опыт работы, вполне достаточно для моделирования большинства процессов. Однако в следующих версиях программы эти ограничения будут сняты. Моделируемый процесс задается набором химических реакций, который помещается в файл кинетической схемы (имеет расширение sch). При его анализе в режиме Compile создается файл варианта (расширение var), в который входит уже закодированная кинетическая схема. В него же будут помещены кинетические параметры, которые Вы зададите в режиме Values . После выполнения Run программа создает файлы, содержашие концентрации реагентов и скорости их изменения, они имеют такое же имя, как и файл варианта, но с расширениями cnc и rat соответственно. То есть, каждый просчитанный вариант состоит из трех файлов. При повторном запуске режима Run с одинаковым именем варианта файлы концентраций и скоростей заполняются новыми значениями. Если Вы при выполнении Compile указали в качестве варианта уже существующий, то старая информация затирается. В описании приняты следующие обозначения клавиш: [Enter]- клавиша "Ввод" [Esc] - клавиша "Esc" [Alt-X]- одновременное нажатие клавиши Alt и X [Ins] - клавиша "Ins" на дополнительной клавиатуре [Del] - клавиша "Del" на дополнительной клавиатуре 1. Установка программы Для установки программы необходимо скопировать файл KIN.EXE на жест- кий диск, доступный для записи. Если Вы не имеете жесткого диска, то можно запускать программу с дисковода "А". 2. Запуск Выполняемым модулем является файл KIN.EXE. После запуска на экра- не появляется извещение авторского права на программу, и, нажав любую клавишу, Вы входите в основное меню. 3. Основное меню. Основное меню выглядит следующим образом: ┌──────────────────────────────────────────────────────────────────┐ │ File Edit Compile Run Values Look over │ └──────────────────────────────────────────────────────────────────┘ Перемещение по разделам меню осуществляется с помощью клавиш управле- ния курсором. Выбранный раздел выделяется розовым цветом. Для входа в подменю нужно нажать [Enter] или первую букву названия раздела, выход из подменю - [Esc]. 4. Описание команд меню. File - Операции с файлами ┌───────────┐ │Change dir │ Изменение текущего каталога │New │ Режим редактирования нового файла схемы │Varlist │ Просмотр файлов вариантов в текущем каталоге │Schemlist │ Просмотр файлов схем в текущем каталоге │Quit │ Выход в DOS (аналогично нажатию [Alt-X]) └───────────┘ Edit Встроенный редактор текста, который позволяет редактировать файлы кинетических схем. При входе в редактор программа запросит имя файла и Вы должны на клавиатуре набрать его имя (не более 8 символов). Если Вы хотите создать новую кинетическую схему, то используйте подменю New. Выход из редактора осуществляется нажатием [Esc], при этом на экране появится надпись │File not saved. Save (Y/N) ?│.Чтобы сохранить вве- денные изменения, нажмите "Y", программа запросит имя, с которым нужно записать данный файл. Если Вы хотите изменить имя, наберите его и закончите набор нажатием [Enter]. Это очень удобно, когда Вы хотите создать схему, незначительно отличающуюся от уже имеющейся. Вы вызыва- ете в редактор файл со схемой и редактируете его, а затем сохраняете его с другим именем. Таким образом, Вы имеете теперь два файла - один старый, другой измененный. Если же Вы не хотите менять имя, то просто нажмите [Enter] и файл сохранится с тем именем, с которым Вы входили в редактор. Назначение клавиш в редакторе: Клавиши со стрелками осуществляют передвижение курсора по тексту в соответствующих направлениях. [Home] - помещает курсор в первую позицию данной строки [Del] - удаляет символ, на месте курсора Клавиша BackSpace удаляет символ слева от курсора и перемещает кур- сор на одну позицию влево [Enter] - осуществляет перевод строки [Esc] - выход из режима редактирования Values - ввода кинетических данных ┌──────────────┐ │Rate constants│ Ввод констант скоростей химических реакций │Concentrations│ Ввод начальных концентраций реагентов │Time (in sec) │ Ввод шага и общего времени интегрирования │Variant │ Задание имени файла кинетических данных │Experiment │ Ввод экспериментальных точек └──────────────┘ Для ввода констант скоростей химических реакций или начальных концен- траций войдите в соответствующий раздел. На экране раскроется окно, в левой стороне которого обозначения констант (или реагентов). Например, Вы обозначили свои реакции номерами 1, 2, 3, тогда в окне будут обо- значения k1, k2, k3. Напротив констант - их численные значения. Чтобы ввести соответствующую константу, подгоните маркер на нужное место, и можете сразу вводить цифры в обычном формате (например, 1.245) или в экспоненциальном (1.24е-5). Причем число Вы можете отредактировать с помощью тех же клавиш, что и в режиме редактора, для чего вместо цифры сначала нажмите [Enter]. Ввод числа заканчивается нажатием [Enter]. Если Вы ошиблись, нажмите [Esc], и прежнее значение останется без изменения. Ввод начальных концентраций производится аналогично. Чтобы установить концентрацию некоторого реагента постоянной (на протяжении всего процесса), необходимо отметить его, нажав [Del]. Выбор можно отменить повторным нажатием [Del]. В окне выбранные реагенты помечены символом "С". В разделе Time вводятся: StepM - шаг вывода результатов. Результаты записываются на диск с шагом, определяемым параметром StepM. Total - общее время моделируемого процесса в секундах Eps - параметр точности в методе интегрирования. Задан по умолча- нию 0.01, и менять его нет необходимости. В случае расходи- мости процесса следует уменьшить Eps. Step0 - начальный шаг интегрирования Задан по умолчанию 10 секун- ды. Если в Вашей схеме не присутствуют активные радикалы, его можно увеличить и, наоборот, когда процесс расходится, параметр следует уменьшить. Во избежание превышения максимального размера файла результатов необ- ходимо соблюдать условие: Total/StepM < 3000/n, где n - число реагентов в данной схеме. Variant - Загрузка кинетических параметров из существующего файла варианта. Имя варианта вводится в окне "Name of Variant". Experiment - Войдя в подменю, выберите реагент, нажмите [Enter]. На экране появляется электронная таблица для ввода. Для удобства предус- мотрены пересчетные коэффициенты для времени и концентраций. Чтобы ввести коэффициенты, нажмите клавишу "М". Первым вводится множитель для времени (подсказка "Multiplier for Time"), вторым - для концентра- ций ("Multiplier for reagent"). KINETICS использует систему единиц [Моль- л- с], поэтому, если в эксперименте время измерялось в минутах, введите множитель 1/60. Множитель можно вводить в виде арифметического выражения (как в режиме калькулятора). Данные вводятся парами "время- значение"- два числа через пробел. Красная полоса - место ввода или редактирования. Чтобы редактировать уже введенные данные нажмите, [Enter]. Передвижение по таблице - клавишами со стрелками. Введенные значения можно удалить. Отметьте удаляемые строки с помощью [Ins] (на экране они помечены *), после чего нажмите [Del]. При просмотре в режиме Graphics введенные значения будут помещены на график. Run - Запуск на счет. На экране появляется окно со служебной информацией: текущий шаг интег- рирования, суммарное время, число итераций. Счет можно прервать, нажав одновременно Ctrl и Break. При этом рассчитанные на данный момент значения сохраняются, а програма возвращается в главное меню. По окон- чании счета окно гаснет и раздается звуковой сигнал. Compile - анализ кинетической схемы. Программа запрашивает имя файла с кинетической схемой (окно с подсказкой "Scheme Filename") и имя будуще го файла кинетических данных (подсказка "Name of Variant"). В случае обнаружения синтаксической ошибки выводится соответствующее сообщение, а в нижней части экрана - последняя обработанная строка кинетической схемы. View - Режим просмотра и печати результатов. ┌───────────────┐ │ Data │ Просмотр │ Variant │ Задание имени варианта расчета │ Concentrations│ Переключение вывода концетрация/скорость │ Graphics │ Переключение вывода график/таблица │ Smooth On │ Включение/выключение интерполяции └───────────────┘ Data - Выбор реагентов для просмотра. При входе в подраздел появля- ется список реагентов. С помощью светового маркера выбирается и отме- чается (клавиша [Ins]) реагент. Повторное нажатие [Ins] отменяет вы- бор. Напротив отмеченных реагентов будет стоять "*". Для просмотра нажмите [Enter]. Если Вы хотите просмотреть данные только по одному реагенту, подгоните световой маркер на нужный реагент и нажмите - [Enter]. Variant См. описание раздела Values Concentrations/Rates - переключатель просмотра концентрации/скорос- ти. Нажимая [Enter] Вы можете выбрать для просмотра либо концентрации, либо скорости накопления реагентов. Учтите, что при просмотре скорос- тей в режиме Graphics на экран можно вывести только один график. Graphics/Table Вы можете выбрать способ вывода результатов расчета. В режиме Graphics результаты выводятся в виде графиков, Table - в виде таблицы. В режиме Table Вы можете с помощью клавиш с вертикальными стрелками, [PgUp], [PgDn] и [Home] просматривать данные, выходящие за границы экрана. В этом режиме одновременно выводятся на экран три реагента, однако с помощью клавиш [L] и [J] осуществляется циклический сдвиг данных в окне просмотра. Вывод таблицы на принтер или в тексто- вой файл осуществляется нажатием на клавишу "P". На запрос в первом случае нужно нажать [Enter], во втором - указать имя файла. Выводиться будут только отмеченные зеленым цветом строки. Выбор производится с помощью клавиши [Ins] (аналогично выбору реагентов в режиме Data). Для того, чтобы отметить всю таблицу, нажмите клавишу "0"(ноль). На печать выводятся только первые 9 отмеченных реагентов. Если Вы хотите использовать промежуточные значения концентраций просматриваемого расчета в качестве начальных данных, подведите свето- вой маркер на нужную строку и нажмите [Enter]. Программа запросит имя нового варианта и скопирует в него необходимую информацию. Smooth On/Off - Включает и выключает интерполяцию расчетных точек в режиме Graphics. On - график выводится в виде сплошной линии. Off - выводятся лишь табличные значения. Выход в меню предыдущего уровня осуществляется нажатием [Esc]. 5. Встроенный калькулятор. В режимах ввода и просмотра параметров и результатов можно выз- вать калькулятор, нажав клавишу "С". Раскроется окно "Calculator", в первой строке которого можно набирать любое арифметическое выражение. Допускаются следующие символы: "+", "-", "*", "/", "(", ")" Встроенные функции: ^ - воведение в степень. Пример: 2^5 sqrt() - извлечение квадратного корня exp() - экспоненциальная функция ln(), lg() - натуральный и десятичный логарифмы Кроме того, в выражении допускается использование идентификаторов, реагентов (будет использовано значение начальной концентрации) и кон- стант скоростей. Пример: 1.25*(3+2)-sqrt(k1)+REAGENT,2 Вычисление инициируется нажатием [Enter], результат появляется во второй строке. Если допущена ошибка в записи или при вычислении, ре- зультатом будет "ERROR". Формулу можно отредактировать обычным обра- зом (см. описание ввода кинетических параметров).Выход из режима калькулятора - [Esc]. 6. Формат файла кинетической схемы. Схема представляет набор химических реакций. Каждой реакции отво- дится одна строка. Пустая строка является признаком конца схемы. Реа- гент обозначается любым набором букв и цифр длиной до 6 символов, начинающимся с буквы, например: С2Н5ОН, сн3сон, rОО и т.д. Перед име- нем реагента может стоять коэффициент кратности: 2 NaOH + H2SO4 соот- ветствует NaOH + NaOH + H2SO4. Между собой реагенты разделяются знаком "+", левая и правая части уравнения - знаком "=". Идентификатор реак- ции (до 6 любых символов) ставится в конце строки в круглых скобках. Допускается любое количество пробелов в записи кинетической схемы. Пример: I = r (i) r + O2 = rO2 (1) rO2 + InH = rOOH + In (7) 2rO2 = Prod(6) rO2 + In = Prod1 (8) Дополнительная возможность в записи кинетической схемы. Как известно, реакции 1 и 8 не являются лимитирующими стадиями данного процесса, поэтому они могут быть включены в кинетическую схему неявным образом, тогда вышеприведенная схема принимает вид: I (+O2) = rO2 (i) rO2 + InH (+ rO2) = rOOH + Prod1 (7) 2 rO2 = Prod (6) Запись реагента в скобках означает, что он в этой реакции расходуется, но не оказывает влияния на ее скорость. 7. Пример сеанса работы с программой. В данном разделе мы рассмотрим два варианта - первый, когда Вы входите в программу для создания новой кинетической схемы и ее модели- рования, второй - когда уже имеется файл кинетических параметров и Вы хотите просмотреть уже имеющиеся расчеты. 1. - вызываете KINETICS как описано в разделе 2. - выбираете меню File подменю New и попадаете в редактор. - после набора кинетической схемы нажимаете клавишу [Esc] и на запрос вводим имя файла кинетической схемы, например, test.sch - переходим в меню Compile, нажатием [Enter] подтверждаем название файла схемы test.sch, на запрос имени варианта вводим, например, var1, нажимаем [Enter], и, если схема набрана без ошибок, переходим в меню Values - поочередно (в любой последовательности) входим в подменю Rate - constants, Concentrations и Time и устанавливаем там необходимые пара- метры. В подменю Variant входить не имеет смысла, так как мы его толь- ко что задали и менять не собираемся - выходим в основное меню ([Esc]) и переходим к Run - после окончания счета для просмотра результатов переходим к View, устанавливаем режимы вывода (для начала можете оставить уже установ- ленные режимы), выбираем подменю Data, отмечаем реагенты для просмотра и нажимаем [Enter] - для просмотра другого набора реагентов достаточно повторить выбор - если Вам захотелось изменить некоторые кинетические параметры или параметры времени, то нужно выдти в основное меню, перейти к Values и поменять параметры. Учтите, что если какую-либо константу скорости задать равной нулю, то это аналогично "выключению" реакции из кинети- ческой схемы. Таким образом, не меняя файл схемы, Вы фактически убира- ете некоторые реакции, что иногда может оказаться довольно удобным. После изменения параметров переходите в режим Run. и т. д. - выход из программы - выдти в основное меню и нажать Alt-X или в меню File выбрать режим Quit 2. - вызываете KINETICS - переходите в режим View - в подменю Variant задаете имя варианта - просматриваете данные как описано выше 8. Сообщения об ошибках Third order reactions maximum - Превышен максимально допустимый поря- док реакции. KINETICS рассматривает реакции до третьего порядка вклю- чительно (реагенты, указанные в скобках, порядка реакции не повышают). Unable to open I/O file or device - Файл не может быть открыт (напри- мер: защита от записи на диск, файл не найден и т. п.) или принтер не готов к работе. Cant process. Check your data! - Попытка загрузить файл несоответству- ющего формата, то есть не файл варианта. User's break - Расчет прерван нажатием Ctrl-Break. Cant write data to disk ! - Программа не может записать данные на диск. Проверьте, доступен ли он для записи. MaxNo of reactions or reagents exceeded - В кинетической схеме присут- ствует более 23 реакций или реагентов. Unable to open .VAR file - Сообщение выдается, когда вариант не задан или задано имя не существующего варианта. Brackets control check - Ошибка в кинетической схеме. Проверьте пра- вильность расстановки скобок Reagent name expected - В данном месте кинетической схемы должен при- сутствовать реагент Invalid directory - Неправильно задан каталог Too many reagents - Число реагентов в уравнении реакции больше 7. Not enough memory - Недостаток оперативной памяти для работы KINETICS. Проверьте наличие в памяти резидентных программ. KINETICS требует 200 Кбайт для нормальной работы. Syntax error - Синтаксическая ошибка в записи кинетической схемы. File too big - Размер файла для редактирования превышает 16 Кбайт. ** Внимание ! ** Программа автоматически добавляет к имени файла необходимое расшире- ние, поэтому рекомендуется задавать имена кинетических схем, вариантов без расширений.