滴体积法测定液体(界)表面张力数据处理系统
2016-05-30 02:26  

说明文档

一、开发背景

表面张力是影响多相体系的相间传质和反应的关键因素之一,表面张力是液体重要的物理性质参数之一,是影响各种化学反应和生物反应的关键因素之一,也是化学工程计算中必不可少的基础物性参数。表面活性剂被称为“工业味精”,在现代工业中占据越来越重要的作用,只要涉及到表面活性剂的工作就需要测定表面张力,对表面活性剂的表征,最主要的也是测定其溶液的表面张力。测定表面张力的方法有好几种,可分为静态法和动态法,静态法主要有毛细管上升法、最大气泡压力法、吊环/吊片法、悬滴法、滴体积法等。其中,滴体积法是操作最简单,结果最精确的方法。但是,表面张力无法直接通过热力学关系式导出,其数据处理过程比较繁琐。我们设计的这种滴体积法表面张力数据处理系统的计算结果与按照北京大学朱步瑶和赵国玺前辈的经典文献(化学通报, 1981,(6): 21-26.)的计算结果完全相符,解决了靠手工之不便;为研制滴体积法自动化表面张力仪器解决了一个瓶颈问题,具有一定的实用价值。

二、设计说明

滴体积法测定液体()表面张力数据处理系统是用Matlab语言开发的,共设计了四个gui窗口:1、系统登录窗口;2、表面张力数据处理系统主窗口;3、单组数据处理系统窗口;4、多组数据处理系统窗口。

四个gui窗口分别对应四个m文件,通过编译器将这四个函数文件编译成可独立执行的*.exe文件。该系统可以在脱离Matlab环境下运行,运行的最佳环境是32WindowsXP,对64位的Windows系统通过调整编译器也可以运行。

本数据处理系统主要功能是根据液体的浓度c(mol/L)、密度ρ(g/mL)、滴体积V(mL)及管口半径R(cm),计算V/R3的值,再根据V/R3的值确定校正系数F值,最后根据表面张力公式γ=F×V×ρ×980/R计算出相应的表面张力γ(mN/m)。既可以对单组实验数据即时计算并保存,也可以对多组实验数据同时计算并保存。系统窗口界面美观大方,功能齐全,操作方便,运算速度快,结果准确。

三、操作说明

1、双击“MCRInstaller.exe”文件(),按提示在默认路径下安装,将生成可执行程序脱离Matlab运行所需的函数库。

2、双击bmzl.exe 文件),等待程序自动运行,出现系统登录窗口如图1所示。第一次运行“bmzl.exe”文件时,系统会自动建立一个名为“bmzl_mcr”的文件夹,这是系统运行的支持文件,不能删除。

系统登录窗口

输入系统提供的用户名(bmzljs)和密码(ldxy)如图2所示。

输入用户名和密码

点击“登录”按钮(),出现登录成功提示如图3所示。在用户名或密码输错及空的情况下点击“登录”按钮()会有相应的提示。点击“退出”()和按钮,系统提示是否退出“系统登录”。

  登录成功

点击图3OK”按钮(),出现表面张力数据处理系统主窗口如图4所示。

    表面张力数据处理系统主窗口

3、主窗口提供两种数据处理情况,单组数据处理适用于即时计算实验数据,多组数据处理适用于批处理实验数据,可根据需要点击选择。

点击“单组数据处理”按钮(),出现单组数据处理系统窗口如图5所示。

单组数据处理系统窗口

4、在“数据输入”部分输入相关信息与数据后,点击“计算”按钮(),系统自动完成计算查找,给出计算结果,保留4位有效数字,并提示核对数据,如图6所示。

单组数据计算结果

点击“保存”按钮(),系统将在右边“保存结果”表格中保存当前计算结果,如图7所示。该表格的列宽可以像Excel工作表一样随时调整,在保存同时序号自动加1

单组数据保存结果

修改输入数据或者点击“清空”按钮后输入数据,点击“计算”和“保存”按钮,系统会自动将后续的计算结果依次编号,存入“保存结果”表格中,如图8所示。

多次计算保存结果

点击“重置”按钮(),可清除保存在右边表格中的最后一次计算结果,同时序号减1,为及时修改错误数据提供了方便。

系统要求样品浓度c(mol/L)、样品密度ρ(g/mL)、管口半径R(cm)及滴体积V(mL)文本框必须输入“数字”数据类型,否则会出现如图9信息提示,在提示的同时清除错误数据,方便重新输入数据。

信息提示

5、点击“另存”按钮(),出现“保存文件”对话框,如图10所示,选择保存位置和文件名,会将图8“保存结果”表格中的数据保存在指定位置Excel表格中,保存结果如图11所示。

10  保存文件对话框

11  数据保存在danzu.xls文件中

6、点击“查表”按钮(),会打开滴体积法测定液体表()面张力校正系数(F)值表,如图12所示,以方便核对数据。

12  校正系数(F)值表

7、点击“返回”按钮(),点击提示是否返回“图4表面张力数据处理系统主窗口”。

8、菜单“文件”下有“另存”、“打开”、“返回”和“退出”,其中“另存”和“退出”作用与按钮相同。点击“打开”,出现“请选择文件”对话框,可以打开任意类型需要的文件,“返回”下有“主窗口”和“多组”,点击“主窗口”会出现“图4表面张力数据处理系统主窗口”,点击“多组”则进入多组数据处理系统窗口。

菜单“编辑”下有“计算”、“清空”和“重置”,作用与按钮相同。

菜单“帮助”下有“说明文档”和“校正系数表”,点击“校正系数表”会出现“图12校正系数(F)值表”,点击“说明文档”则出现滴体积法测定液体()表面张力数据处理系统说明文档,如图13所示。

   13  滴体积法测定液体()表面张力数据处理系统说明文档

9、点击“退出”()和按钮,系统提示是否退出“单组数据处理系统”。

10、图4中点击“多组数据处理”按钮(),出现多组数据处理系统窗口如图14所示。

14  多组数据处理系统窗口

点击“导入”按钮(),打开“请选择文件”对话框,如图15所示。

15  选择要导入的Excel文件

选择存放实验数据的Excel文件,如duo.xls ,如图16所示。

16  要导入的Excel文件

点击图15中的“打开”,即可导入选中的duo.xls文件,如图17所示。

17  导入多组实验数据

点击“计算保存”按钮(),出现图18活动的进程条,系统会自动完成各组数据的“V/R3”计算,查找最接近的校正系数F值,并计算出相应的表面张力γ(mN/m),如图19所示。

18  正在进行计算

19  多组数据计算结果

在计算同时,会将图19计算结果保存在duo.xls文件中,如图20所示。多组实验数据保存时应按照图16所示的格式存放,在数据导入后系统计算时勿打开该Excel文件,以免出错。

20  数据保存在duo.xls

11、点击“打开”按钮(),出现“请选择文件”对话框,可以打开任意类型需要的文件。

12、点击“另存”按钮(),出现如图10所示的“保存文件”对话框,会将图19表中的数据保存任意指定位置和名称的Excel表格中。

13、点击“清空”按钮(),系统会清除图19表中的数据,方便下次导入新的数据。

14、点击“返回”按钮(),系统提示是否返回“图4表面张力数据处理系统主窗口”。

15、菜单“文件”下有“导入”、“打开”、“另存”、“返回”和“退出”,其中“导入”、“打开”、“另存”和“退出”作用与按钮相同。“返回”下有“主窗口”和“单组”,点击“主窗口”会出现“图4表面张力数据处理系统主窗口”,点击“单组”则进入单组数据处理系统。

菜单“编辑”下有“计算保存”、“清空”,作用与按钮相同。

菜单“帮助”下有“说明文档”和“校正系数表”,点击“校正系数表”会出现“图12校正系数(F)值表”,点击“说明文档”则出现滴体积法测定液体()表面张力数据处理系统说明文档,如图13所示。

16、点击“退出”()和按钮,系统提示是否退出“多组数据处理系统”。

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