Определение содержания лигнина в целлюлозе

 

 

60	65	70	75	80	85	90	95	100	105	120	130	140
47,8	46,9	46	45,8	45,2	44,9	44,6	43,2	42,7	42,2	41,5	41,4	41,2

 

 

150	160	170	180	190	200	210	110	115	220	230	240
41,1	40,9	40,6	40,4	40,1	39,9	39,7	42	41,7	39,6	39,4	39,3

 

3. Таблица входных и выходных данных

 

В таблице 2 приводится описание входных, выходных и промежуточных данных, используемых при разработке алгоритма и составлении программы.

Таблица 2 – Таблица входных и выходных данных

Параметр (данное)	Обозначение	Размерность	Тип переменной	Имя в программе
Входные данные
Содержание лигнина в целлюлозе	L	%	массив вещ. чисел	y[i]
Время делигнификации	t	c	массив вещ. чисел	x[i]
Промежуточные данные
Сумма экспериментальных данных (t)			числ. вещ	sx
Сумма экспериментальных данных (L)			числ. вещ	sy
Сумма данных (t) возведенных во вторую степень			числ. вещ.	kx
Сумма данных (t) возведенных в третью степень			числ. вещ	stx
Сумма данных (t) возведенных в четвертую степень			числ. вещ	shx
Сумма данных (t) возведенных во вторую степень сложенных с данными (L)			числ. вещ	skxy
Сумма данных (t) сложенных с данными (L)			числ. вещ	sxy
Определитель системы			числ. вещ	d
Определитель а	a		числ. вещ	da
Определитель в	b		числ. вещ	db
Определитель с	c		числ. вещ	dc
Результат полученной линейной зависимости в точках x[i]			массив вещ. чисел	ygi
Результат полученной квадратичной зависимости в точках x[i]			массив вещ. чисел	ykgi
Сумма квадратов уклонений от линейной зависимости			числ. вещ	u
Сумма квадратов уклонений от квадратной зависимости			числ. вещ	v
Выходные данные
Коэффициент эмперической зависимости	a		числ. вещ.	a1, a2
Коэффициент эмперической зависимости	b		числ. вещ.	b1, b2
Коэффициент эмперической зависимости	c		числ. вещ.	c

 

 

 

4. Схема алгоритма

 

На рисунке 1 представлена схема алгоритма программы по получению эмпирических зависимостей.

 

 

5. Листинг программы

 

unit Unit1;

 

interface

 

uses

  Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms,

  Dialogs, Grids, StdCtrls, TeEngine, TeeFunci, Series, ExtCtrls, TeeProcs,

  Chart;

 

type

  TForm1 = class(TForm)

    StringGrid1: TStringGrid;

    Button3: TButton;

    Button4: TButton;

    Chart1: TChart;

    Series1: TLineSeries;

    TeeFunction1: TAddTeeFunction;

    Series2: TLineSeries;

    TeeFunction2: TAddTeeFunction;

    Series3: TLineSeries;

    TeeFunction3: TAddTeeFunction;

    Series4: TLineSeries;

    TeeFunction4: TAddTeeFunction;

    Button5: TButton;

    Label3: TLabel;

    Label4: TLabel;

    Button1: TButton;

    OpenDialog1: TOpenDialog;

    GroupBox1: TGroupBox;

    Label1: TLabel;

    Label2: TLabel;

    Label5: TLabel;

    procedure Button3Click(Sender: TObject);

    procedure FormCreate(Sender: TObject);

    procedure Button4Click(Sender: TObject);

    procedure Button5Click(Sender: TObject);

    procedure Button1Click(Sender: TObject);

   

  private

    { Private declarations }

  public

    { Public declarations }

  end;

 

var

  Form1: TForm1;

  i,n:integer;

  x,y: array [1..100] of real;

 

implementation

 

{$R *.dfm}

 

procedure TForm1.FormCreate(Sender: TObject);

begin

  StringGrid1.Cells[0,0]:='t,c';

  StringGrid1.Cells[0,1]:='L,%';

end;

 

var fd:Text;

 

procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);

begin

  if OpenDialog1.Execute then

    begin

      AssignFile(fd, OpenDialog1.FileName);

      reset(fd);

      n:=StringGrid1.ColCount;

      for i:=1 to n do

        begin

          read(fd,x[i],y[i]);

          StringGrid1.Cells[i,0]:=FloatToStr(x[i]);

          StringGrid1.Cells[i,1]:=FloatToStr(y[i]);

        end;

      CloseFile(fd);

      Button3.Enabled:=True;

    end;

end;

 

procedure TForm1.Button3Click(Sender: TObject);

 

var yg,ykg: array [1..100] of real;    sx,sy,kx,shx,stx,skxy,sxy,u,v,d,da,db,dc,c,a1,b1,a2,b2:real;

 

begin    sx:=0;sy:=0;kx:=0;sxy:=0;shx:=0;stx:=0;skxy:=0;

    u:=0;v:=0;

    n:=StringGrid1.ColCount;

    for i:=1 to n do

      begin

        sx:=sx+x[i];

        sy:=sy+y[i];

        kx:=kx+x[i]*x[i];

        stx:=stx+x[i]*x[i]*x[i];

        shx:=shx+x[i]*x[i]*x[i]*x[i];

        skxy:=skxy+x[i]*x[i]*y[i];

        sxy:=sxy+x[i]*y[i];

        Series1.Active:=True;

        Series1.AddXY(x[i],y[i]);

      end;

    d:=n*kx-sx*sx;

    da:=sy*kx-sx*sxy;

    db:=n*sxy-sx*sy;

    a1:=da/d;

    b1:=db/d;

    Series2.Active:=True;

    for i:=1 to n do

      begin

        yg[i]:=a1+b1*x[i];

        u:=u+sqr(yg[i]-y[i]);

        Series2.AddXY(x[i],yg[i]);

      end;

    Label1.Caption:='y='+FloatToStrF(a1, ffFixed,6,2)+'+'+FloatToStrF(b1, ffFixed,6,2)+'x';

    d:=(n*shx+2*sx*stx-kx*kx)*kx-sx*sx*shx-n*stx*stx;

    da:=(shx*sy+stx*sxy-kx*skxy)*kx+(sx*skxy-stx*sy)*stx-sx*shx*sxy;

    db:=(stx*sy+sx*skxy-kx*sxy)*kx+(n*sxy-sx*sy)*shx-n*stx*skxy;

    dc:=(n*skxy+sx*sxy-kx*sy)*kx+(stx*sy-sx*skxy)*sx-n*stx*sxy;

    a2:=da/d;

    b2:=db/d;

    c:=dc/d;

    Series4.Active:=True;

    for i:=1 to n do

      begin

        ykg[i]:=a2+b2*x[i]+c*x[i]*x[i];

        v:=v+sqr(ykg[i]-y[i]);

        Series4.AddXY(x[i],ykg[i]);

      end;

    Label2.Caption:='y='+FloatToStrF(a2, ffFixed,6,2)

    +'+'+FloatToStrF(b2, ffFixed,6,2)+'x+'+FloatToStrF(c, ffFixed,6,4)+'x^2';

  if u<v then

    Label4.Caption:='Рекомендованная  эмпирическая зависимость для  расчетов:'

    +'  y='+FloatToStrF(a1, ffFixed,6,2)+'+'+FloatToStrF(b1, ffFixed,6,2)+'x'

    else

    Label4.Caption:='Рекомендованная  эмпирическая зависимость для  расчетов:'+

    '  y='+FloatToStrF(a2, ffFixed,6,2)+'+'+FloatToStrF(b2, ffFixed,6,2)+

    'x+'+FloatToStrF(c, ffFixed,6,4)+'x^2';

end;

 

procedure TForm1.Button4Click(Sender: TObject);

begin

  for i:=1 to n do

    begin

      StringGrid1.Cells[i,0]:='';

      StringGrid1.Cells[i,1]:='';

    end;

  Series1.Clear;

  Series2.Clear;

  Series3.Clear;

  Series4.Clear;

  Series1.Active:=False;

  Series2.Active:=False;

  Series3.Active:=False;

  Series4.Active:=False;

  Label1.Caption:='';

  Label2.Caption:='';

  Label4.Caption:='';

  Button3.Enabled:=False;

end;

 

procedure TForm1.Button5Click(Sender: TObject);

begin

Close;

end;

end.

 

6. Результаты вычислений

 

На рисунке 2 представлен общий вид программы перед началом работы. На рисунке 3 представлен вид программы после выполнения аппроксимации. Исходные данные на графике показаны в виде точек. Полученные эмпирические зависимости – в виде формул и графиков.

 
 
Заключение

 

Процессы делигнификации и отбелки целлюлозы представляют собой комплекс химических, физико-химических и физических реакций и процессов, имеющих нелинейный характер, протекающих как на границе раздела фаз в полимерной матрице, так и в гомогенно-гетерофазных условиях. Сложность объекта обуславливает актуальность статистического анализа массивов экспериментальных данных и получения эмпирических зависимостей для расчетов и анализа процессов.

Данная программа, используя экспериментальные данные, вычисляет эмпирические зависимости линейного и квадратичного вида. И рекомендует ту или иную формулу для последующих расчетов, в зависимости от результатов решения задачи аппроксимации по методу наименьших квадратов.

Результаты программы необходимы для упрощения и ускорения вычислений, связанных с процессами делигнификации и отбелки целлюлозы пероксидом водорода, а также с анализом этих процессов. Точные экспериментальные данные и увеличение их количества позволит получить более точные результаты вычислений.

 

Приложение А

(справочное)

Спецификация основных блоков

 

Таблица А.1 – Спецификация основных блоков

Название блока	Блок (обозначение)	Действие (пояснение)
1. Пуск – остановка		Начало, конец, остановка, начало и конец подпрограммы
2. Ввод – вывод		Обобщенный ввод или вывод данных. Преобразование данных в форму, пригодную для обработки (ввод), и отображение результатов обработки (вывод).
3. Процесс		Вычислительное действие или последовательность вычислительных действий. Действие по изменению значения, формы представления или расположения данных.
4. Решение		Проверка условия, выбор дальнейшего пути.
5. Модификация		Начало цикла, организация цикла.
6. Соединитель		Разрыв линии потока.
7. Линия потока		Указывает последовательность действий.

 

 

 

Приложение Б

(справочное)

Библиографический список

 

1. Климова, Л. М. Delphi 7. Основы программирования. Решение типовых задач [Текст] : самоучитель / Л. М. Климова. - 2-е изд., доп. - Москва : Кудиц-Образ, 2005. - 480 с.

2. Курсовые работы по информатике [Текст]: методические указания к выполнению курсовых работ по курсу «Информатика» для студентов всех специальностей и всех форм обучения / сост. Н. М. Третьякова, М. Л. Герасин. ; Сыкт. лесн. ин-т. – Сыктывкар: СЛИ, 1999. – 52 с.

3. Карманов, А. П. Целлюлоза и лигнин - свойства и применение [Текст] : [монография] / А. П. Карманов, Л. С. Кочева ; отв. ред. К. Г. Боголицын ; Коми НЦ УрО РАН, Ин-т химии. - Сыктывкар : [б. и.], 2006. - 248 с

4. Федорова, Э. И. Применение кислородсодержащих реагентов для отбелки целлюлозы [Текст] : [монография] / Э. И. Федорова ; Федеральное агентство по образованию, С.-Петерб. гос. лесотех. акад., Сыкт. лесн. ин-т (фил.). - Сыктывкар : СЛИ, 2006. - 128 с.

5. Кауфман, В. Ш. Языки программирования. Концепции и принципы [Электронный ресурс] : [монография] / В. Ш. Кауфман ; Университетская библиотека онлайн (ЭБС). - Москва : ДМК Пресс, 2011. - 464 с.