化学反应工程模块

新增 App:生物传感器设计

一个生物传感器的流动单元中包含一个微柱阵列,这些微柱的凹面涂有活性材料,可以选择性地吸附样品流中的生物分子。这个 App 允许用户通过修改输入参数来改变传感器的设计,例如微柱直径、间隔空间,以及入口速度等,研究这些参数如何影响检测结果。

生物传感器设计 App 显示了仿真成功后得到的浓度切片图。 生物传感器设计 App 显示了仿真成功后得到的浓度切片图。

生物传感器设计 App 显示了仿真成功后得到的浓度切片图。

化学和反应工程接口中新增表面 CHEMKIN® 功能

新功能除了以前就可以使用的均质反应的 CHEMKIN® 导入功能外,还可以导入包含表面物质和表面反应数据的 表面 CHEMKIN®

模拟了一个包含吸附、解吸,以及反应的 CVD 反应器,其中使用了新增的导入‘表面 CHEMKIN®’格式的功能。反应机理随后与详细的反应器几何中的传递机理耦合在一起。 模拟了一个包含吸附、解吸,以及反应的 CVD 反应器,其中使用了新增的导入‘表面 CHEMKIN®’格式的功能。反应机理随后与详细的反应器几何中的传递机理耦合在一起。

模拟了一个包含吸附、解吸,以及反应的 CVD 反应器,其中使用了新增的导入‘表面 CHEMKIN®’格式的功能。反应机理随后与详细的反应器几何中的传递机理耦合在一起。

新增混合物粘度校正

现在一个混合物粘度预测方法可以用于 反应工程化学 接口中的气体混合物。之前的版本中,只能使用纯气体粘度预测。

反应颗粒床特征增加了膜阻能力

反应颗粒床 功能现在增加了两种方法来耦合颗粒-本体流体边界处的宏观浓度和微观浓度。

  • 连续浓度
  • 膜阻(质量通量)

新增的 膜阻 选项将传递进/出颗粒的质量关联到一个膜系数,hD,这是一个研究生物反应器和催化床时的通用模型。其中,质量传递的阻尼假定发生在颗粒表面附近与内部的多孔颗粒之间的一层薄膜中。质量传递系数由 Sherwood 数自动计算得到,它由三个经验表达式定义:

  • Frössling
  • Rosner
  • Garner & Keey

’膜阻’选项可以自动地通过 Sherwood 数计算膜系数。或者,可以输入一个用户定义的传递系数。 ’膜阻’选项可以自动地通过 Sherwood 数计算膜系数。或者,可以输入一个用户定义的传递系数。

’膜阻’选项可以自动地通过 Sherwood 数计算膜系数。或者,可以输入一个用户定义的传递系数。

改进多孔介质中化学反应的实用性

多孔介质中稀物质传递 接口中的‘反应’源项现在提供下列选项来考虑饱和与非饱和多孔介质中的反应体积:

  • 总体积
  • 孔隙体积
  • 液相
  • 气相

使用文献数据的动力学表达式因此更简单和错误更少,因为它们可以根据不同的体积进行制表。

您现在可以选择正确的反应关系作为反应速率表达式的基础。在这个示例中,选择使用单位总孔隙体积中的反应。 您现在可以选择正确的反应关系作为反应速率表达式的基础。在这个示例中,选择使用单位总孔隙体积中的反应。

您现在可以选择正确的反应关系作为反应速率表达式的基础。在这个示例中,选择使用单位总孔隙体积中的反应。

浸润膨胀

浸润膨胀是一种由于材料内部的湿度变化引起的应变,新增的 浸润膨胀 多物理场耦合用于将 稀物质传递多孔介质稀物质传递 接口中的湿度浓度与 固体力学 接口进行耦合。

尘气模型

浓物质传递 接口中引入努森(Knudsen)扩散作为附加的传递机理来启用 尘气体模型。这种机理可用于 Fick 定律和混合物平均扩散模型。尘气模型常用于精确地预测多孔介质中存在化学反应的质量传递,例如,催化膜和燃料电池。

在气体中,如果传递分子的平均自由程等于或大于系统长度,这种机理就很重要。例如,在一个窄直径(2 到 50 纳米)的长孔中,分子与孔壁碰撞很频繁,需要相应地调整扩散率。

Knudsen 扩散现在可以作为传递机理使用。 Knudsen 扩散现在可以作为传递机理使用。

Knudsen 扩散现在可以作为传递机理使用。

基于质量的浓度变量

除了质量分数,浓物质传递 接口现在提供基于质量的浓度变量(kg/m3)。这可以用于后处理、报告,以及可视化,增加了演示数据时采用不同单位的灵活性。

Darcy定律接口中的无限元域

Darcy定律接口现在支持无限元域以及更高级的边界通量的计算。

更新教学模型:多尺度三维填充床反应器

在这个多尺度三维填充床反应器的教学模型中,增加了下列工业相关的改进:

  • 在反应器入口安装了一个带孔板来仿真更现实的设计。
  • 引入了更复杂的二阶可逆反应动力学。
  • 一个瞬态计算,显示出仿真的反应器的起动行为。

化学工业中最常用的反应器之一是填充床反应器,常用于异质催化工艺。这个模型设定为计算反应器中流经颗粒的气体的浓度分布,还使用了一个额外维度来模拟每个多孔催化颗粒内部的浓度分布。 化学工业中最常用的反应器之一是填充床反应器,常用于异质催化工艺。这个模型设定为计算反应器中流经颗粒的气体的浓度分布,还使用了一个额外维度来模拟每个多孔催化颗粒内部的浓度分布。

化学工业中最常用的反应器之一是填充床反应器,常用于异质催化工艺。这个模型设定为计算反应器中流经颗粒的气体的浓度分布,还使用了一个额外维度来模拟每个多孔催化颗粒内部的浓度分布。

更新教学模型:砷化镓化学气相沉积(CVD)

砷化镓化学气相沉积 App 得到了详尽地修订,现在显示出更简单的方法来组织 CVD 工艺过程中涉及的本体和表面反应。它使用了新增通过‘表面 CHEMKIN®’文件导入‘CHEMKIN®’的‘可逆反应组’特征。

在半导体制造中,CVD 反应器被用于通过分子和分子片段在表面上的吸收和反应,从而在基底上沉积薄膜。

化学气相沉积(CVD)被用于通过分子和分子片段在表面的吸收和反应,从而在基底上生长薄膜。这个 CVD 系统使用了动量、能量,以及质量守恒来模拟,其中包括详细描述的气相和吸收动力学。流线显示出速度矢量的方向,颜色图则显示其中一种反应物的浓度分布。 化学气相沉积(CVD)被用于通过分子和分子片段在表面的吸收和反应,从而在基底上生长薄膜。这个 CVD 系统使用了动量、能量,以及质量守恒来模拟,其中包括详细描述的气相和吸收动力学。流线显示出速度矢量的方向,颜色图则显示其中一种反应物的浓度分布。

化学气相沉积(CVD)被用于通过分子和分子片段在表面的吸收和反应,从而在基底上生长薄膜。这个 CVD 系统使用了动量、能量,以及质量守恒来模拟,其中包括详细描述的气相和吸收动力学。流线显示出速度矢量的方向,颜色图则显示其中一种反应物的浓度分布。

新增教学模型:离子交换柱中的蛋白质吸附

离子交换是一种非常有用的从溶液中分离蛋白质的方法,现在已经广泛应用于生物科技和制药业。这个新增的教学模型仿真了一个吸收两种蛋白质的离子交换柱。

流体相中包含四种成份:两种蛋白质、溶剂,以及一种盐。其中的吸附/解吸动力学通过两个平衡反应来描述,用于表征蛋白质在表面置换离子或被离子置换。这个教学模型演示了如何在 反应工程 接口中研究理想完美混合反应器体系中的化学平衡反应。此外,还显示了如何将理想反应器中的动力学设定导出到三维模型,用于详细地研究柱中反应性表面的空间效应。

对应图片中显示的是在一个离子交换柱中的离子交换树脂的多孔结构中,经过两秒后其中一种吸附蛋白质的表面浓度。颜色图显示浓度(暗红色表示 7 mol/m3,暗蓝色表示 0)。 对应图片中显示的是在一个离子交换柱中的离子交换树脂的多孔结构中,经过两秒后其中一种吸附蛋白质的表面浓度。颜色图显示浓度(暗红色表示 7 mol/m3,暗蓝色表示 0)。

对应图片中显示的是在一个离子交换柱中的离子交换树脂的多孔结构中,经过两秒后其中一种吸附蛋白质的表面浓度。颜色图显示浓度(暗红色表示 7 mol/m3,暗蓝色表示 0)。

新增教学模型:多组分管式反应器

这个教学模型演示如何使用 化学稀物质传递 接口来模拟和研究复杂反应动力学和多组分质量传递。它研究一个管式反应器(液相,层流)中的不可逆放热反应。为了保持较低温度,反应器使用了一个恒定低温的冷却夹套。

在一个带冷却夹套的多组分管式反应器中反应物和产物的分布。 在一个带冷却夹套的多组分管式反应器中反应物和产物的分布。

在一个带冷却夹套的多组分管式反应器中反应物和产物的分布。