化学反应工程模块更新

COMSOL Multiphysics® 5.2a 版针对“化学反应工程模块”的用户引入了新的反应流多物理场接口来耦合气体和液体中的流体流动和反应,还引入了建模“反应颗粒床”特征中表面物质反应以及在反应工程接口中导出表面反应动力学的功能。请继续阅读下文了解“化学反应工程模块”的完整更新列表。

反应颗粒床特征的新功能:表面反应

通过“反应颗粒床”特征,现在您可以使用“表面反应”功能建模表面物质反应。稀物质传递接口和多孔介质稀物质传递接口中可以使用,其中假设表面物质吸附(固定)在多孔颗粒内的孔壁上。您可以建模任意数量的表面物质及其相应的反应。

多孔颗粒内的表面浓度形成一个催化剂床(颗粒内部孔表面的浓度),使用“反应颗粒床”特征模拟。体物质通过催化多孔粒子传输,物质在形成粒子的颗粒内部的流体-基体界面上反应。图中显示了本体流体的速度和表面浓度,并同时显示了多孔粒子中生成的平均表面浓度与一个颗粒中的特定位置在三个不同时刻的内部浓度。 多孔颗粒内的表面浓度形成一个催化剂床(颗粒内部孔表面的浓度),使用“反应颗粒床”特征模拟。体物质通过催化多孔粒子传输,物质在形成粒子的颗粒内部的流体-基体界面上反应。图中显示了本体流体的速度和表面浓度,并同时显示了多孔粒子中生成的平均表面浓度与一个颗粒中的特定位置在三个不同时刻的内部浓度。
多孔颗粒内的表面浓度形成一个催化剂床(颗粒内部孔表面的浓度),使用“反应颗粒床”特征模拟。体物质通过催化多孔粒子传输,物质在形成粒子的颗粒内部的流体-基体界面上反应。图中显示了本体流体的速度和表面浓度,并同时显示了多孔粒子中生成的平均表面浓度与一个颗粒中的特定位置在三个不同时刻的内部浓度。

反应工程中的新功能:导出表面反应

现在您可以将在反应工程接口中定义的表面反应动力学导出至空间依赖性模型,其中,表面反应发生在多孔颗粒内部。“生成空间依赖性模型”特征可导出反应动力学并自动定义“反应颗粒床”特征中的材料属性。

表面反应通过反应工程接口中的“生成空间依赖性模型”特征导出到“反应颗粒床”特征。

表面反应通过反应工程接口中的“生成空间依赖性模型”特征导出到“反应颗粒床”特征。

表面反应通过反应工程接口中的“生成空间依赖性模型”特征导出到“反应颗粒床”特征。

新的反应流多物理场接口

为了加强对气体和液体中流体流动和反应的研究,新的反应流多物理场接口将单相流浓物质传递接口相结合。与之前作为单独的接口使用相比,现在可以更好地控制每个物理场接口中的设置以及这些接口之间的多物理场耦合。

通过使用新的反应流耦合,单独或同时求解任意耦合接口的过程已得到显著改善。这对于反应流来说非常重要,可以生成稳定的初始条件或测试结果受耦合影响的程度。反应流多物理场接口支持层流和湍流反应流,以及多孔介质中的流动和反应。

使用新的“反应流”多物理场接口的“App 库”示例的路径: Chemical_Reaction_Engineering_Module/Reactors_with_Mass_and_Heat_Transfer/round_jet_burner

在新的反应流多物理场接口中,多物理场节点下的反应流节点,耦合了单相流接口和浓物质传递接口。

在新的反应流多物理场接口中,多物理场节点下的反应流节点,耦合了单相流接口和浓物质传递接口。

在新的反应流多物理场接口中,多物理场节点下的反应流节点,耦合了单相流接口和浓物质传递接口。

浓物质传递中的新功能:多孔介质传递属性

新的“多孔介质传递属性”特征使您可以研究通过多孔介质流动的溶液中的多组分传递。新功能包含用于计算有效传递属性的模型,这些传递属性依赖于材料的孔隙率以及浓混合物的传递。

使用浓物质传递接口中的新“多孔介质传递属性”特征的“App 库”示例的路径为: Chemical_Reaction_Engineering_Module/Reactors_with_Porous_Catalysts/carbon_deposition

通过“多孔介质传递属性”特征研究的固体 Ni-Al2O3 催化剂上甲烷的热分解反应器中的孔隙率分布。孔隙率随着分解反应中形成烟尘堆积而降低。 通过“多孔介质传递属性”特征研究的固体 Ni-Al2O3 催化剂上甲烷的热分解反应器中的孔隙率分布。孔隙率随着分解反应中形成烟尘堆积而降低。
通过“多孔介质传递属性”特征研究的固体 Ni-Al2O3 催化剂上甲烷的热分解反应器中的孔隙率分布。孔隙率随着分解反应中形成烟尘堆积而降低。

浓物质传递接口中的伪时间步进

浓物质传递接口新增的伪时间步进功能显著改善了稳态研究求解器的收敛速率。这在物质通量以对流为主(Péclet 数较大)时特别有利,例如,在湍流反应流中。