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COMSOL Multiphysics ® 5.2a版針對化學反應工程模組的用戶引入了新的反應流多物理場介面來耦合氣體和液體中的流體流動和反應,還引入了建模反應顆粒床特徵中表面物質反應以及在反應工程介面中輸出表面反應動力學的功能。請繼續閱讀下文了解化學反應工程模組的完整更新列表。

 

反應顆粒床特徵的新功能:表面反應

透過反應顆粒床特徵,現在您可以使用表面反應功能建模表面物質反應。稀釋物種輸送介面和多孔介質稀釋物種輸送介面中可以使用,其中假設表面物質吸附(固定)在多孔顆粒內的孔壁上。您可以建模任意數量的表面物質及其相關的反應。

 

 

 

多孔顆粒內的表面濃度形成一個催化劑床(顆粒內部孔表面的濃度),使用“反應顆粒床”特徵模擬。 體物質通過催化多孔粒子傳輸,物質在形成粒子的顆粒內部的流體-基體界面上反應。 圖中顯示了本體流體的速度和表面濃度,並同時顯示了多孔粒子中生成的平均表面濃度與一個顆粒中的特定位置在三個不同時刻的內部濃度。

多孔顆粒內的表面濃度形成一個催化劑床(顆粒內部孔表面的濃度),使用反應顆粒床特徵模擬。體物質透過催化多孔粒子輸送,物質在形成粒子的顆粒內部的流體-基體界面上反應。圖中顯示了本體流體的速度和表面濃度,並同時顯示了多孔粒子中生成的平均表面濃度與一個顆粒中的特定位置在三個不同時間的內部濃度。

 

反應工程中的新功能:輸出表面反應

現在您可以將在反應工程介面中定義的表面反應動力學輸出至空間相依模型,其中,表面反應發生在多孔顆粒內部。生成空間相依模型特徵可輸出反應動力學並自動定義反應顆粒床特徵中的材料屬性。

表面反應通過反應工程接口中的“生成空間依賴性模型”特徵導出到“反應顆粒床”特徵。

表面反應透過反應工程介面中的生成空間相依模型特徵輸出到反應顆粒床特徵。

 

 

新的反應流多物理場介面

為了加強對氣體和液體中流體流動和反應的研究,新的反應流多物理場介面將單相流濃物種輸送介面相結合。與之前作為單獨的介面使用相比,現在可以更好地控制每個物理場介面中的設置以及這些介面之間的多物理場耦合。

透過使用新的反應流耦合,單獨或同時求解任意耦合介面的過程已得到顯著改善。這對於反應流來說非常重要,可以生成穩定的初始條件或測試結果受耦合影響的程度。反應流多物理場介面支援層流和紊流反應流,以及多孔介質中的流動和反應。

使用新的反應流多物理場介面的應用資料庫範例的路徑:Chemical_Reaction_Engineering_Module/Reactors_with_Mass_and_Heat_Transfer/round_jet_burner

 

在新的反應流多物理場接口中,多物理場節點下的反應流節點,耦合了單相流接口和濃物質傳遞接口。

在新的反應流多物理場介面中,多物理場節點下的反應流節點,耦合了單相流介面和濃物種輸送介面。

濃物質傳遞中的新功能:多孔介質傳遞屬性

濃物種輸送中的新功能:多孔介質輸送屬性

新的多孔介質輸送屬性特徵使您可以研究透過多孔介質流動的溶液中的多組分輸送。新功能包含用於計算有效輸送屬性的模型,這些輸送屬性依賴於材料的孔隙率以及濃混合物的輸送。

使用濃物種輸送介面中的新多孔介質輸送屬性特徵的應用資料庫範例的路徑為:Chemical_Reaction_Engineering_Module/Reactors_with_Porous_Catalysts/carbon_deposition

通過“多孔介質傳遞屬性”特徵研究的固體Ni-Al2O3 催化劑上甲烷的熱分解反應器中的孔隙率分佈。 孔隙率隨著分解反應中形成煙塵堆積而降低。

透過多孔介質輸送屬性特徵研究的固體Ni-Al 2 O 3催化劑上甲烷的熱分解反應器中的孔隙率分佈。孔隙率隨著分解反應中形成煙塵堆積而降低。

濃物種輸送介面中的虛時間步階

濃物種輸送介面新增的虛時間步階功能顯著改善了穩態研究求解器的收斂速率。這在物質通量以對流為主(Péclet數較大)時特別有利,例如,在紊流反應流中。