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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接口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接口中導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

通過“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。稀物質傳遞接口和多孔介質稀物質傳遞接口中可以使用,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應的反應。

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。

反應工程中的新功能:導出表面反應

現在您可以將在反應工程接口中定義的表面反應動力學導出至空間依賴性模型,其中,表面反應發生在多孔顆粒內部。“生成空間依賴性模型”特徵可導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。

新的反應流多物理場接口

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接口將單相流濃物質傳遞接口相結合。與之前作為單獨的接口使用相比,現在可以更好地控制每個物理場接口中的設置以及這些接口之間的多物理場耦合。

通過使用新的反應流耦合,單獨或同時求解任意耦合接口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。反應流多物理場接口支持層流和湍流反應流,以及多孔介質中的流動和反應。

使用新的“反應流”多物理場接口的“App庫”示例的路徑: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。

濃物質傳遞中的新功能:多孔介質傳遞屬性

新的“多孔介質傳遞屬性”特徵使您可以研究通過多孔介質流動的溶液中的多組分傳遞。新功能包含用於計算有效傳遞屬性的模型,這些傳遞屬性依賴於材料的孔隙率以及濃混合物的傳遞。

使用濃物質傳遞接口中的新“多孔介質傳遞屬性”特徵的“App庫”示例的路徑為: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。
通過“多孔介質傳遞屬性”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。

濃物質傳遞接口中的偽時間步進

濃物質傳遞接口新增的偽時間步進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,在湍流反應流中。