| Class | ChemCalc |
| In: |
../src/setup/chemcalc.f90
|
化学関連の諸量を計算するためのモジュール. AMP と Antoine の飽和蒸気圧式を用いて以下を求める. デフォルトでは AMP 式を使うようにしてある.
* 飽和蒸気圧 * 飽和蒸気圧の温度微分 * 潜熱
| Subroutine : |
初期化ルーチン
subroutine ChemCalc_Init( )
!
!初期化ルーチン
!
!暗黙の型宣言禁止
implicit none
!入出力変数
character(20) :: Name
integer :: id
!-----------------------------------------------------------
! 初期化
!
! データベースの初期化
call chemdata_init( )
!Antoine の飽和蒸気圧式の係数
a_antA = ChemData_SvapPress_AntoineA
a_antB = ChemData_SvapPress_AntoineB
a_antC = ChemData_SvapPress_AntoineC
a_antU = ChemData_SvapPress_AntoineUnit
!AMP 式の飽和蒸気圧式の係数
a_ampA = ChemData_SvapPress_AMPA
a_ampB = ChemData_SvapPress_AMPB
a_ampC = ChemData_SvapPress_AMPC
a_ampD = ChemData_SvapPress_AMPD
a_ampE = ChemData_SvapPress_AMPE
!分子量
a_MolWt = ChemData_MolWt
!NH4SH の反応熱の初期化
! NH4SH 1kg に対する反応熱にする.
Name = 'NH4SH-s'
id = ChemData_OneSpcID( Name )
ReactHeatNH4SHPerMol = GasRUniv * 10834.0d0
ReactHeatNH4SH = GasRUniv * 10834.0d0 / MolWt( id )
call MessageNotify( "M", "ChemCalc_Init", "ReactHeatNH4SH = %f", d=(/ReactHeatNH4SH/) )
call MessageNotify( "M", "ChemCalc_Init", "NH4SH MolWt = %f", d=(/MolWt(id)/) )
end subroutine ChemCalc_Init
| Function : | |||
| CpPerMolRef : | real(DP)
| ||
| ID : | integer, intent(in)
|
引数で与えられた化学種に対して, 標準状態での単位モル当たりの定圧比熱を計算
function CpPerMolRef(ID)
!
!引数で与えられた化学種に対して, 標準状態での単位モル当たりの定圧比熱を計算
!
!暗黙の型宣言禁止
implicit none
!入出力変数
real(DP) :: CpPerMolRef !標準状態での単位モル当たりの比熱
integer, intent(in) :: ID !化学種の ID
!データベースから情報取得
CpPerMolRef = ChemData_CpPerMolRef(ID)
end function CpPerMolRef
| Function : | |||
| CpRef : | real(DP)
| ||
| ID : | integer, intent(in)
|
引数で与えられた化学種に対して, 標準状態での単位質量当たりの定圧比熱を計算
function CpRef(ID)
!
!引数で与えられた化学種に対して, 標準状態での単位質量当たりの定圧比熱を計算
!
!暗黙の型宣言禁止
implicit none
!入出力変数
real(DP) :: CpRef !標準状態での単位質量当たりの比熱
integer, intent(in) :: ID !化学種の ID
!データベースから情報取得
CpRef = ChemData_CpRef(ID)
end function CpRef
| Function : | |||
| CvRef : | real(DP)
| ||
| ID : | integer, intent(in)
|
引数で与えられた化学種に対して, 標準状態での単位質量当たりの定圧比熱を計算
function CvRef(ID)
!
!引数で与えられた化学種に対して, 標準状態での単位質量当たりの定圧比熱を計算
!
!暗黙の型宣言禁止
implicit none
!入出力変数
real(DP) :: CvRef !標準状態での単位質量当たりの比熱
integer, intent(in) :: ID !化学種の ID
!データベースから情報取得
CvRef = ChemData_CvRef(ID)
end function CvRef
| Function : | |||
| DelMolFrNH4SH : | real(DP)
| ||
| TempAll : | real(DP),intent(in)
| ||
| PressAll : | real(DP),intent(in)
| ||
| MolFrNH3 : | real(DP),intent(in)
| ||
| MolFrH2S : | real(DP),intent(in)
| ||
| Humidity : | real(DP),intent(in)
|
NH4SH 生成反応に伴う H2S と NH3 のモル比の減少分を求める
function DelMolFrNH4SH(TempAll, PressAll, MolFrNH3, MolFrH2S, Humidity)
!
! NH4SH 生成反応に伴う H2S と NH3 のモル比の減少分を求める
!
!暗黙の型宣言禁止
implicit none
!変数定義
real(DP),intent(in) :: TempAll !温度
real(DP),intent(in) :: PressAll !圧力
real(DP),intent(in) :: MolFrNH3 !NH3 のモル比
real(DP),intent(in) :: MolFrH2S !H2S のモル比
real(DP),intent(in) :: Humidity !飽和比
real(DP) :: DelMolFrNH4SH !NH4SH 生成に伴うモル比変化
real(DP) :: EquivConst !圧平衡定数
real(DP) :: PPress(2) !作業配列(分圧)
real(DP) :: Solution !作業配列(方程式の解)
!------------------------------------------------------------
!NH4SH の平衡条件
!------------------------------------------------------------
!アンモニアと硫化水素の分圧
PPress(1) = MolFrNH3 * PressAll
PPress(2) = MolFrH2S * PressAll
!圧平衡定数
EquivConst = 61.781d0 - 10834.0d0 / TempAll - dlog(1.0d2) - 2.0d0 * dlog( Humidity )
!気圧変化を二次方程式の解として求める.
Solution = 5.0d-1 * (sum(PPress) - dsqrt( (PPress(1) - PPress(2))**2.0d0 + 4.0d0 * dexp( min( 700.0d0, EquivConst ))) )
!NH4SH の生成量.
DelMolFrNH4SH = Solution / PressAll
end function DelMolFrNH4SH
| Function : | |||
| LatentHeatPerMol : | real(DP)
| ||
| ID : | integer, intent(in)
| ||
| Temp : | real(DP),intent(in)
|
引数で与えられた化学種と温度に対して, 潜熱を計算
function LatentHeatPerMol(ID, Temp)
!
!引数で与えられた化学種と温度に対して, 潜熱を計算
!
!暗黙の型宣言禁止
implicit none
!入出力変数
real(DP) :: LatentHeatPerMol !潜熱
real(DP),intent(in) :: Temp !温度
integer, intent(in) :: ID !化学種名
!内部変数
real(DP) :: DLogSvapPressDTemp
real(DP),parameter :: GasRUniv = 8.314d0 !普遍気体定数
!飽和蒸気圧の温度微分
DLogSvapPressDTemp = - a_ampA(ID) / (Temp ** 2.0d0) + a_ampC(ID) / Temp + a_ampD(ID) + a_ampE(ID) * 2.0d0 * Temp
!潜熱の計算
LatentHeatPerMol = DLogSvapPressDTemp * GasRUniv * (Temp ** 2.0d0)
end function LatentHeatPerMol
| Function : | |||
| SvapPress : | real(DP)
| ||
| ID : | integer, intent(in)
| ||
| Temp : | real(DP),intent(in)
|
引数で与えられた化学種と温度に対して, 飽和蒸気圧を計算. AMP 式を利用
function SvapPress(ID, Temp)
!
!引数で与えられた化学種と温度に対して, 飽和蒸気圧を計算. AMP 式を利用
!
!暗黙の型宣言禁止
implicit none
!入出力変数
real(DP) :: SvapPress !飽和蒸気圧
real(DP),intent(in) :: Temp !温度 [K]
integer, intent(in) :: ID !化学種の ID
!内部変数
real(DP) :: LogSvapPress
!飽和蒸気圧の対数を計算
!対数が大きくなりすぎないようにする.
! Fujitsu Fortran Compiler では 700 より大きい数の exp を取ると警告が出る.
LogSvapPress = min( ( a_ampA(ID) / Temp + a_ampB(ID) + a_ampC(ID) * dlog( Temp ) + a_ampD(ID) * Temp + a_ampE(ID) * ( temp ** 2 ) + dlog(1.0d-1) ), 7.0d2 )
!飽和蒸気圧を計算
SvapPress = dexp( LogSvapPress )
end function SvapPress
| Function : | |||
| xyz_DQMixSatDPTemp(imin:imax,jmin:jmax,kmin:kmax) : | real(DP) | ||
| SpcID : | integer, intent(in) | ||
| MolWt : | real(DP),intent(in) | ||
| xyz_TempAll(imin:imax,jmin:jmax,kmin:kmax) : | real(DP),intent(in)
| ||
| xyz_ExnerAll(imin:imax,jmin:jmax,kmin:kmax) : | real(DP),intent(in)
|
飽和蒸気圧の θ 微分を行う 実際には, dq/dp * dp/dT * dT/dθ を実行. (但し p は飽和蒸気圧)
function xyz_DQMixSatDPTemp(SpcID, MolWt, xyz_TempAll, xyz_ExnerAll)
!
!飽和蒸気圧の θ 微分を行う
!実際には, dq/dp * dp/dT * dT/dθ を実行. (但し p は飽和蒸気圧)
!
!暗黙の型宣言禁止
implicit none
!入出力変数
integer, intent(in) :: SpcID
real(DP),intent(in) :: MolWt
real(DP),intent(in) :: xyz_TempAll(imin:imax,jmin:jmax,kmin:kmax)
!温度(擾乱 + 基本場)
real(DP),intent(in) :: xyz_ExnerAll(imin:imax,jmin:jmax,kmin:kmax)
!エクスナー関数(擾乱 + 基本場)
real(DP) :: xyz_PressAll(imin:imax,jmin:jmax,kmin:kmax)
!圧力(擾乱 + 基本場)
real(DP) :: xyz_DQMixSatDPTemp(imin:imax,jmin:jmax,kmin:kmax)
! xyz_DQMixSatDPTemp = 0.0d0
xyz_PressAll = PressBasis * (xyz_ExnerAll ** (CpDry / GasRDry))
xyz_DQMixSatDPTemp = MolWt / ( MolWtDry * xyz_PressAll ) * xyz_DSvapPressDTemp(SpcID, xyz_TempAll) * xyz_ExnerAll
end function xyz_DQMixSatDPTemp
| Function : | |||
| xyz_DSvapPressDTemp(imin:imax,jmin:jmax,kmin:kmax) : | real(DP)
| ||
| ID : | integer, intent(in)
| ||
| xyz_Temp(imin:imax,jmin:jmax,kmin:kmax) : | real(DP),intent(in)
|
引数で与えられた化学種と温度に対して, 飽和蒸気圧の温度微分を計算
function xyz_DSvapPressDTemp(ID, xyz_Temp)
!
!引数で与えられた化学種と温度に対して, 飽和蒸気圧の温度微分を計算
!
!暗黙の型宣言禁止
implicit none
!入出力変数
real(DP) :: xyz_DSvapPressDTemp(imin:imax,jmin:jmax,kmin:kmax)
!飽和蒸気圧の温度微分 [Pa/K]
real(DP),intent(in) :: xyz_Temp(imin:imax,jmin:jmax,kmin:kmax)
!温度 [K]
integer, intent(in) :: ID !化学種名
!内部変数
real(DP) :: xyz_LogSvapPress(imin:imax,jmin:jmax,kmin:kmax)
real(DP) :: xyz_DLogSvapPressDTemp(imin:imax,jmin:jmax,kmin:kmax)
!飽和蒸気圧の対数を計算
!対数が大きくなりすぎないようにする.
! Fujitsu Fortran Compiler では 700 より大きい数の exp を取ると警告が出る.
xyz_LogSvapPress = min( ( a_ampA(ID) / xyz_Temp + a_ampB(ID) + a_ampC(ID) * dlog( xyz_Temp ) + a_ampD(ID) * xyz_Temp + a_ampE(ID) * ( xyz_temp ** 2 ) + dlog(1.0d-1) ), 7.0d2 )
!飽和蒸気圧の温度微分
xyz_DLogSvapPressDTemp = - a_ampA(ID) / (xyz_Temp ** 2.0d0) + a_ampC(ID) / xyz_Temp + a_ampD(ID) + a_ampE(ID) * 2.0d0 * xyz_Temp
!飽和蒸気圧の温度微分
xyz_DSvapPressDTemp = xyz_DLogSvapPressDTemp * dexp( xyz_LogSvapPress )
end function xyz_DSvapPressDTemp
| Function : | |||
| xyz_DelQMixNH4SH(imin:imax,jmin:jmax,kmin:kmax) : | real(DP)
| ||
| xyz_TempAll(imin:imax,jmin:jmax,kmin:kmax) : | real(DP),intent(in)
| ||
| xyz_PressAll(imin:imax,jmin:jmax,kmin:kmax) : | real(DP),intent(in)
| ||
| xyz_PressDry(imin:imax,jmin:jmax,kmin:kmax) : | real(DP),intent(in)
| ||
| xyz_QMixNH3(imin:imax,jmin:jmax,kmin:kmax) : | real(DP),intent(in)
| ||
| xyz_QMixH2S(imin:imax,jmin:jmax,kmin:kmax) : | real(DP),intent(in)
| ||
| MolWtNH3 : | real(DP),intent(in)
| ||
| MolWtH2S : | real(DP),intent(in)
|
NH4SH 生成反応に伴う, NH4SH の生成量(混合比)を求める
function xyz_DelQMixNH4SH(xyz_TempAll, xyz_PressAll, xyz_PressDry, xyz_QMixNH3, xyz_QMixH2S, MolWtNH3, MolWtH2S)
!
! NH4SH 生成反応に伴う, NH4SH の生成量(混合比)を求める
!
!暗黙の型宣言禁止
implicit none
!変数定義
real(DP),intent(in) :: xyz_TempAll(imin:imax,jmin:jmax,kmin:kmax)
!温度
real(DP),intent(in) :: xyz_PressAll(imin:imax,jmin:jmax,kmin:kmax)
!圧力
real(DP),intent(in) :: xyz_PressDry(imin:imax,jmin:jmax,kmin:kmax)
!圧力
real(DP),intent(in) :: xyz_QMixNH3(imin:imax,jmin:jmax,kmin:kmax)
!NH3 の混合比
real(DP),intent(in) :: xyz_QMixH2S(imin:imax,jmin:jmax,kmin:kmax)
!H2S の混合比
real(DP),intent(in) :: MolWtNH3 !NH3 の分子量
real(DP),intent(in) :: MolWtH2S !H2S の分子量
real(DP) :: xyz_DelQMixNH4SH(imin:imax,jmin:jmax,kmin:kmax)
!NH4SH の混合比
real(DP) :: xyz_EquivConst(imin:imax,jmin:jmax,kmin:kmax)
!圧平衡定数
real(DP) :: xyzf_PartialPress(imin:imax,jmin:jmax,kmin:kmax,2)
!作業配列(分圧)
real(DP) :: xyz_Solution(imin:imax,jmin:jmax,kmin:kmax)
!作業配列(方程式の解)
!初期化
! xyz_DelQMixNH4SH = 0.0d0
!アンモニアと硫化水素の分圧.
xyzf_PartialPress(:,:,:,1) = xyz_QMixNH3 * xyz_PressAll * MolWtDry / MolWtNH3
xyzf_PartialPress(:,:,:,2) = xyz_QMixH2S * xyz_PressAll * MolWtDry / MolWtH2S
!圧平衡定数
xyz_EquivConst = 61.781d0 - 10834.0d0 / xyz_TempAll - dlog(1.0d2)
!気圧変化を求める.
! (P_NH3 - X) * (P_H2S - X) = exp(Kp)
! DelX^2 - (P_NH3 + P_H2S) * DelX + P_NH3 * P_H2S * exp( Kp ) = 0
! という二次方程式を求める必要があるが, P_NH3 > P_H2S と X < P_H2S を
! 考慮すると, 解の公式のうちが負の方が選択される.
xyz_Solution = ( sum(xyzf_PartialPress, 4) - dsqrt( (xyzf_PartialPress(:,:,:,1) - xyzf_PartialPress(:,:,:,2)) ** 2.0d0 + 4.0d0 * dexp( min( 700.0d0, xyz_EquivConst ) ) ) ) * 5.0d-1
!生成量を求める
xyz_DelQMixNH4SH = xyz_Solution * ( MolWtNH3 + MolWtH2S ) / ( xyz_PressDry * MolWtDry )
end function xyz_DelQMixNH4SH
| Function : | |||
| xyz_LatentHeat(imin:imax,jmin:jmax,kmin:kmax) : | real(DP)
| ||
| ID : | integer, intent(in)
| ||
| xyz_Temp(imin:imax,jmin:jmax,kmin:kmax) : | real(DP),intent(in)
|
引数で与えられた化学種と温度に対して, 潜熱を計算
function xyz_LatentHeat(ID, xyz_Temp)
!
!引数で与えられた化学種と温度に対して, 潜熱を計算
!
!暗黙の型宣言禁止
implicit none
!入出力変数
real(DP) :: xyz_LatentHeat(imin:imax,jmin:jmax,kmin:kmax)
!潜熱
real(DP),intent(in) :: xyz_Temp(imin:imax,jmin:jmax,kmin:kmax)
!温度
integer, intent(in) :: ID !化学種名
!内部変数
real(DP) :: xyz_DLogSvapPressDTemp(imin:imax,jmin:jmax,kmin:kmax)
real(DP),parameter :: GasRUniv = 8.314d0 !普遍気体定数
!飽和蒸気圧の温度微分
xyz_DLogSvapPressDTemp = - a_ampA(ID) / (xyz_Temp ** 2.0d0) + a_ampC(ID) / xyz_Temp + a_ampD(ID) + a_ampE(ID) * 2.0d0 * xyz_Temp
!潜熱の計算
xyz_LatentHeat = xyz_DLogSvapPressDTemp * GasRUniv * (xyz_Temp ** 2.0d0) / a_MolWt(ID)
end function xyz_LatentHeat
| Function : | |||
| xyz_SvapPress(imin:imax,jmin:jmax,kmin:kmax) : | real(DP)
| ||
| ID : | integer, intent(in)
| ||
| xyz_Temp(imin:imax,jmin:jmax,kmin:kmax) : | real(DP),intent(in)
|
引数で与えられた化学種と温度に対して, 飽和蒸気圧を計算. AMP 式を利用
function xyz_SvapPress(ID, xyz_Temp)
!
!引数で与えられた化学種と温度に対して, 飽和蒸気圧を計算. AMP 式を利用
!
!暗黙の型宣言禁止
implicit none
!入出力変数
real(DP) :: xyz_SvapPress(imin:imax,jmin:jmax,kmin:kmax)
!飽和蒸気圧
real(DP),intent(in) :: xyz_Temp(imin:imax,jmin:jmax,kmin:kmax)
!温度 [K]
integer, intent(in) :: ID !化学種の ID
!内部変数
real(DP) :: xyz_LogSvapPress(imin:imax,jmin:jmax,kmin:kmax)
!飽和蒸気圧の対数を計算
!対数が大きくなりすぎないようにする.
! Fujitsu Fortran Compiler では 700 より大きい数の exp を取ると警告が出る.
xyz_LogSvapPress = min( ( a_ampA(ID) / xyz_Temp + a_ampB(ID) + a_ampC(ID) * dlog( xyz_Temp ) + a_ampD(ID) * xyz_Temp + a_ampE(ID) * ( xyz_temp ** 2 ) + dlog(1.0d-1) ), 7.0d2 )
!飽和蒸気圧を計算
xyz_SvapPress = dexp( xyz_LogSvapPress )
end function xyz_SvapPress