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产品：化学反应工程模块

产品：化学反应工程模块

使用化学反应工程模块模拟质量和能量平衡

Chemical Reaction Engineering Module

平板反应器，反应物质在反应器中的两个位置流入。

完美适用于化学与加工行业中的所有设备操作过程

化学反应工程模块简化了化学反应器、过滤设备、混合器及其他化工过程的优化步骤。模块中包含的专业工具可以帮您模拟各类环境中的物质传递、传热，以及任意化学动力学，适用环境包括气态、液态、多孔介质、表面上、固相内，或所有这些的综合。这使化学反应工程模块非常适合于模拟化工和化工行业的所有方面，甚至能够用于以周围环境作为“加工设备”或“化学反应器”的环境工程。

对流扩散与任意的化学反应动力学

化学反应工程模块包含直观的用户界面，可用于定义稀溶液、浓溶液或混合物中任意数量化学物质的传递过程，包括对流、扩散和离子迁移等。这些过程可以方便地与可逆、不可逆和平衡反应的定义相耦合，其中的反应动力学可以通过 Arrhenius 方程或任意速率定律描述，并能够考虑浓度和温度对动力学的影响。定义化学反应的界面非常直观，化学公式和方程的输入方式与书面书写方式基本相同。COMSOL 使用质量作用定律来设置适合的反应表达式，您可以按照需要进行修改或重写。无论均相还是多相反应器条件，体反应还是表面反应，都将使用反应公式中的化学计量系数来自动定义质量平衡和能量平衡。

更多图片：

圆形喷射燃烧器：圆形喷射燃烧器中的湍流燃烧仿真。仿真结果显示了反应喷射中的温度和 CO2 质量分数。 圆形喷射燃烧器：圆形喷射燃烧器中的湍流燃烧仿真。仿真结果显示了反应喷射中的温度和 CO2 质量分数。
生物传感器流动池：该图为流动池仿真，其中的微柱涂有活性材料，可以支持吸附分析物。仿真结果显示了速度流线和吸收物质的浓度分布。 生物传感器流动池：该图为流动池仿真，其中的微柱涂有活性材料，可以支持吸附分析物。仿真结果显示了速度流线和吸收物质的浓度分布。
管式反应器仿真器：这是一个可模拟管式气体反应器的 App，在将反应物从入口运送到出口的气体流中发生化学反应。质量和能量传递通过对流-扩散和对流-传导过程发生。 管式反应器仿真器：这是一个可模拟管式气体反应器的 App，在将反应物从入口运送到出口的气体流中发生化学反应。质量和能量传递通过对流-扩散和对流-传导过程发生。
通过银络合法净化水：许多工业生产过程的工艺流程都会残留溶解的有毒金属离子。此模型模拟的是净化反应器，其中，银离子复合为双胺银以便去除。 通过银络合法净化水：许多工业生产过程的工艺流程都会残留溶解的有毒金属离子。此模型模拟的是净化反应器，其中，银离子复合为双胺银以便去除。
管式反应器仿真器：这是一个可模拟管式气体反应器的 App，在将反应物从入口运送至出口的气体流中发生化学反应。质量和能量传递通过对流-扩散和对流-传导过程发生。 管式反应器仿真器：这是一个可模拟管式气体反应器的 App，在将反应物从入口运送至出口的气体流中发生化学反应。质量和能量传递通过对流-扩散和对流-传导过程发生。
填充床反应器：此模型可计算绕催化颗粒流动的反应器气体的浓度分布，还可使用额外维度对每个多孔催化颗粒内的浓度分布进行建模。图中所示是反应器底部的速度流线， 其中的彩色图表示浓度。 填充床反应器：此模型可计算绕催化颗粒流动的反应器气体的浓度分布，还可使用额外维度对每个多孔催化颗粒内的浓度分布进行建模。图中所示是反应器底部的速度流线， 其中的彩色图表示浓度。

完整的传递现象

化学反应工程模块包含计算热力学属性（包括外部源）的工具，以增强传热、焓平衡与您的物质传递、化学反应之间的耦合。此外，模块还提供了定义动量传递的用户接口，使您能够完整描述化学过程中的传递现象。这包括由 Navier-Stokes 方程、Darcy 定律和 Brinkman 方程描述的层流和多孔介质流动。通过将 CFD 模块或传热模块与您的模拟耦合，您还可以加入湍流、多相流、非等温流，以及辐射传热等。

化学反应过程优化的必需部分

在化学、化工、电力、制药、聚合物和食品等行业，物质传递和化学反应是工业过程中密不可分的一部分，化学反应工程模块尤其适合研究和分析这类问题。模块提供了化学反应工程研究从实验室的试管研究，到工厂的化学反应器检修等方方面面的各类专业工具；当与优化模块结合使用时，您还可以基于软件内置功能，在可控环境下从本质上分析化学反应，估计化学反应参数，并与实验数据比对，以更加精确的描述化学反应过程。除此之外，化学反应工程模块还提供了多种预定义的反应器类型，用于更深入的研究：

  • 间歇和半间歇反应器
  • 连续搅拌釜反应器 (CSTR)
  • 活塞流反应器

这些接口均提供了对恒定或可变质量或者体积的恰当定义，以及等温、非等温和绝热等条件。这些简单的模型非常适合将经优化的动力学加入化工环境，使您能更好地理解您的系统，并能够模拟各种不同的工作条件。您可以根据从中获得的所有知识来继续优化仪器设备的设计，并通过完整的二维轴对称或三维模型来仔细调整工作条件。‘生成空间相关模型’特征可用于将系统的质量平衡、能量平衡与流体流动、化学反应速率完全耦合。

化学反应工程模块

产品特征

  • 基于化学公式生成动力学表达式的自动理想反应器模型* 稀混合物与浓混合物中的质量传递
  • 通过扩散、对流和离子迁移进行的质量传递
  • 多组分质量传递
  • Fickian、Nernst-Planck、Maxwell-Stefan 和混合物平均传递
  • 考虑 Soret 效应的多组分扩散
  • 薄层中的扩散
  • 多孔介质中的物质传递与传热* 质量传递参数的孔隙率修正模型* 层流与多孔介质流* Hagen-Poiseuille 方程* 纳维-斯托克斯、达西定律和 Brinkman 方程
  • 反应流* 表面扩散和反应
  • 表面上的物质吸附、吸收和沉积
  • Nernst-Planck-Poisson 方程
  • 电泳输送
  • 多尺度传递与反应特征* 在等温与非等温环境中，任意化学反应动力学定义中都不限制化学物质的数量* Arrhenius 模型* 表面上的物质吸附等温线、吸收和沉积
  • 自由与多孔介质反应流
  • 用于计算流体中的物理属性的热力学属性数据库
  • 动力学数据、热力学与传递属性的 CHEMKIN® 文件导入功能
  • 支持 CAPE-OPEN 格式的热力学数据库

应用领域

  • 间歇式、柱塞流/管式，以及釜式反应器* 反应器设计、尺寸调整和优化* 多组分和膜传递
  • 填充床反应器
  • 表面吸附、吸收和沉积
  • 生物化学和食品科学* 药物合成
  • 塑料和聚合物制造* 电化学工程
  • 色谱分析法
  • 渗析、电泳和电渗* 过滤和沉淀* 尾气后处理和排放控制* 发酵和结晶装置
  • 旋流器、分离器、洗涤器和浸出装置
  • 预热器和内燃机
  • 整装反应器和催化转化器
  • 选择性催化还原氧化氮 (SCR) 催化剂
  • 氢气重整器
  • 半导体加工和 CVD* 微流体和芯片实验室

Material Databases

文件格式 扩展名 读 写
CHEMKIN®1 .dat, .txt, .inp3 是 否
CAPE-OPEN (direct connection)1 n/a N/A N/A
LXCAT file2 .lxcat,.txt 是 否

1 Any file format is allowed, these are the most common extensions
2Requires the Plasma Module
3Any extension is allowed; These are the most common extensions

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