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多尺度三维填充床反应器

化学工业中用于非均相催化过程的最常见的反应器之一是填充床反应器,这种类型的反应器用于合成以及废水处理和催化燃烧。 此模型用于计算在颗粒周围流动的反应器气体的浓度分布,还使用**额外维度** 来模拟每个多孔催化颗粒内的浓度分布。在 COMSOL 5.0 中引入的*反应颗粒床* 特征中内置了额外维度。 反应器由填充有催化剂颗粒的圆柱壳组成。这些颗粒可以包含在管道或通道等支撑结构内,也可以填充在反应器的一个隔室中。 此模型提供一种方法,研究填充床反应器及其他非均相反应器中宏观和微观质量平衡的耦合。模型计算了三维填充床反应器以及每个催化剂颗粒中反应物质的浓度分布。

带注射针的多孔反应器 中文

使用*多孔介质反应流* 多物理场接口,大大简化了填充床反应器、整体式反应器以及其他多相催化反应器的建模。该接口定义了多孔介质流化学物质的扩散、对流、迁移和反应,无需设置单独的接口并将其耦合,接口自动将模拟多相催化以及多孔介质流和稀/浓化学物质传递所需的所有耦合及物理场接口相结合。 由于该多物理场接口还包含用于层流和湍流的类似接口,因此您可以切换或定义与其他类型流动模型的新耦合,而不必为相关的物理现象重新定义或设置新接口。在“设置”窗口中,您可以选择要模拟的流动类型以及化学物质传递,而不会丢失任何已定义的材料属性或反应动力学。这意味着,您可以在一个反应器中比较自由介质和多孔介质中的不同反应器结构或模型流动,即使这两种流态连续出现亦是如此。

蛋白质吸附

本例描述了离子交换柱中两种蛋白质的吸附。将其描述为平衡反应。首先,使用“反应工程”接口研究零维模型中的动力学。接着,使用三维模型研究离子交换柱上多孔结构内的吸附。

氧化氮还原反应动力学分析 中文

这一系列模型演示了如何对选择性氧化氮还原反应建模,当废气流经机动车辆排气系统中的整体式反应器管道时会发生这一还原反应。仿真目的是确定反应中用作还原剂的反应物 NH3 的最佳剂量。 模型执行了三种不同的分析: 动力学分析:案例分析了整体式反应器单管道中的选择性还原反应,其中使用平推流反应器类型通过“反应工程”接口分析反应动力学。 详细的过程建模:利用之前模型中确定的 NH3 的最佳剂量作为初始条件,在三维空间建模,因而可以给出更为精确的空间分布结果。 热应力分析:研究由化学反应释放的热量引起的整体单元中的热梯度,其中使用了“结构力学模块”以及之前求解的三维模型。

膜透析 中文

透析是一种广泛使用的化学物质分离方法。其中一个示例是血液透析,用作肾衰竭患者的人工肾。在透析中,基于分子大小和溶解度的差异,只允许特定组分通过膜扩散。 “膜透析”App 模拟降低流体中污染物浓度的过程。装置由中空纤维透析器制成,中空纤维壁用作去除污染物的透析膜。 该 App 的结果有助于选择膜材料、纤维尺寸和操作条件。

圆喷射燃烧器中的合成气燃烧

此模型模拟简单圆喷射燃烧器中未经预混的合成气的湍流燃烧。 合成气是气体混合物,主要由氢气、一氧化碳和二氧化碳组成,其名称与其在制造合成天然气方面的用途有关。在模型中,合成气从管道进入包含缓慢空气共流的开放区域,离开管道时,未经预混的合成气与周围空气混合并燃烧,产生的湍流火焰附着在燃烧器头部。 此模型通过结合使用“反应流”接口和“流体传热”接口来求解。使用 k-ε 湍流模型对喷射的湍流进行建模,使用涡流耗散模型对湍流反应进行建模。将反应射流产生的速度、温度和物质质量分数与实验值进行了比较。

填充床反应器

化学工业中用于非均相催化过程的最常见的反应器之一就是填充床反应器,这种类型的反应器用于合成以及废水处理和催化燃烧。 反应器实质上由填充有催化剂颗粒的容器组成,这些颗粒可以包含在管道或通道等支撑结构内,也可以填充在反应器的单个隔室中。 该 App 提供了一种方法,用于研究填充催化剂的反应器中耦合的宏观和微观质量平衡。模型需要两个几何,一个系统尺度使用一个,计算沿填充床反应器的反应物质的浓度分布以及催化剂颗粒的浓度分布。

热分解

本教程演示了如何建立和求解涉及质量传递、能量传递和动量传递的耦合方程的多物理场问题。

本例很好地阐述了如何循序渐进地建立模型,即先求解流场,然后求解流场和传热,最后求解流场、传热及化学放热。

多孔介质中的电渗流

本例探讨多孔介质中电渗流的建模。该系统由烧结多孔材料隔室和产生电场的两个电极组成。电池结合了压力和电渗驱动流。 所求解的方程是流速和电流密度的连续性方程以及使用电动流动应用模式的质量平衡。稳态速度场和势场用于注入系统的带电示踪剂物质浓度的瞬态仿真。

生物传感器设计 中文

包含吸附-反应-解吸这几个步骤的表面反应常发生在光催化和生物传感器这样的应用中。

这个 App 模拟了生物传感器内的流体单元池,其中包含一个微柱阵列,用于吸附水溶液中的抗原。在这个生物传感器中通过化学发光可以检测到一个与面覆盖率成比例的信号。

这个 App 可供用户更改传感器的设计参数。可以修改输入参数,例如柱直径、栅格间距和入口流速等,并观察它们如何影响检测的结果。

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