COMSOL Multiphysics^® 6.1 Release Highlights

Chemical Reaction Engineering Module Updates

Für Nutzer des Chemical Reaction Engineering Module bietet COMSOL Multiphysics^® Version 6.1 ein neues Multiphysik-Interface Dispersed Two-Phase Flow with Species Transport, eine Option Shrinking Core für Festbetten und erweiterte chemische Formeln. Hier erfahren Sie mehr über diese Updates.

Neues Dispersed Two-Phase Flow with Species Transport Interface

Die Möglichkeiten zur Modellierung des Transports von chemischen Spezies und Reaktionen in Zweiphasenströmungen werden durch das neue Interface Dispersed Two-Phase Flow with Species Transport erheblich verbessert. Dieses neue Multiphysik-Interface beschreibt den Transport chemischer Spezies zwischen zwei Phasen, die aus Flüssigkeitstropfen oder Gasblasen in einer kontinuierlichen Flüssigphase bestehen. Diese Funktionalität kann zur Modellierung von Trennungsprozessen wie Flüssig-Flüssig-Extraktionen und Nasswäschen von Prozessabgasen verwendet werden. Solche Zweiphasensysteme sind sowohl in der Schwer- als auch in der Feinchemikalienindustrie üblich.

Konzentration eines extrahierten gelösten Stoffes (links) und Geschwindigkeitsfeld der kontinuierlichen Phase (rechts) in Extraktionssäulen.

Shrinking Core Modell für Festbetten

Heterogene Reaktionen in Festbetten, bei denen Reaktanten in der Gasphase mit einem festen Reaktanten und einem festen Produkt kombiniert werden, werden häufig durch Shrinking Core Modelle beschrieben. Bei solchen Prozessen beginnt die heterogene Reaktion am äußersten Teil der festen Teilchen. Wenn das feste Produkt gebildet wird, bewegt sich die Reaktionszone nach innen in Richtung des Zentrums der Teilchen und bildet einen schrumpfenden Kern. Die Funktion Packed Bed enthält jetzt die Option Shrinking Core model, die den schrumpfenden Kern der festen Reaktanten und die Diffusion der Reaktanten in der Gasphase durch die äußere Schicht des festen Produkts beschreibt. Dies erleichtert die Modellierung von Prozessen wie der Verbrennung fester Brennstoffe unter Bildung einer inerten Ascheschicht und der Herstellung von Siliziumoxidpellets (Quarz) aus Silizium in Siliziumoxidationsprozessen.

Die Einstellungen des Knotens Pellet zeigen, dass der Pellet Type auf Shrinking Core model eingestellt ist. Die Grafik zeigt Kohlenmonoxid (blau) und Kohlendioxid (grün) in verschiedenen Zeitschritten, die durch die wachsende poröse Schicht des reduzierten Eisenerzes in den nicht umgesetzten Kern aus Eisenerz in einem Pellet diffundieren.

Neue Pellet-Visualisierung

Der neue Pellet-Plot ermöglicht die gleichzeitige Visualisierung der reagierenden Spezies in der Masse der Lösung und im Inneren der porösen Pellets. Mit der neuen Funktionalität kann ein Strom von Pellets oder ähnlichen Objekten als Kugeln oder als drei orthogonale, gefüllte Kreise (Scheiben) visualisiert werden.

Konzentration der Reaktanten in einem Festbettreaktor, der aus kugelförmigen Katalysatorpellets besteht.

Erweiterte chemische Formeln

Es ist jetzt möglich, erweiterte Formeln für chemische Spezies und chemische Reaktionen zu verwenden. Die umschließenden Zeichen (),[] und {} können verwendet werden, um Struktureinheiten in der Molekülformel zu kennzeichnen, zum Beispiel in einem Koordinationskomplex. Um die Lesbarkeit zu verbessern, können in der Reaktionsformel vereinfachte Namen verwendet werden, um eine ganze Spezies oder einen Teil der Molekülstruktur anzugeben. Bei der Reaktionsbilanzierung werden die vollständige Zusammensetzung und die Ladung berücksichtigt.

Bildung von Cr-EDTA-Komplexen bei unterschiedlichen Temperaturen bei der Verwendung von EDTA zur Rückgewinnung von Chrom aus Lederabfällen.

Verbesserte Leistung von Eigenschaftsauswertungen

Die verbesserte Leistung der Eigenschaftsauswertungen macht sich bei allen Eigenschaftsberechnungen bemerkbar, zum Beispiel bei Dichte und Viskosität sowie bei thermodynamischen Eigenschaften wie Wärmekapazität und Dampfdruck. Modelle, bei denen ein erheblicher Teil der Lösungszeit auf die Auswertung von Eigenschaften entfällt, können jetzt in bis zu 30% kürzerer Zeit gelöst werden.

Verbesserte Funktionalität für das Hinzufügen von Spezies zu einem System

Die Funktionalität zum Suchen von Spezies in der Datenbank und deren Hinzufügen zu einem Modell wurde erweitert und verbessert. Die aus einer Suche gefilterten Spezies können nun mit der Eingabetaste einzeln hinzugefügt werden. Außerdem ist es nicht mehr notwendig, das Filterergebnis zurückzusetzen, wenn eine Spezies hinzugefügt wurde.

Neue Tutorial-Modelle

COMSOL Multiphysics^® Version 6.1 enthält drei neue Tutorial-Modelle für das Chemical Reaction Engineering Module.

Evaporation of Ethanol and Water from a Wine Glass

Das Geschwindigkeitsfeld nach 200 s Verdampfung von Ethanol und Wasser aus einem Glas Wein mit einem Alkoholgehalt von 15%.

Application Library Titel:
ethanol_water_evaporation
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Continuous Mixer

Der Mischprozess in einem kontinuierlichen Mischer mit einem asymmetrisch angeordneten Laufrad wird durch die Analyse der Flugbahnen von 50.000 masselosen Teilchen untersucht, die in den Mischer injiziert werden.

Application Library Titel:
continuous_mixer
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Crystallization of Benzoic Acid in a Mixed Suspension, Mixed Product Removal Crystallizer

Aufbau des Kristallisators mit gemischter Suspension und gemischter Produktentfernung (links) und die Kristallgrößenverteilungen für die Experimente, die die kleinsten und größten Kristalle erzeugen (rechts).

Application Library Titel:
benzoic_acid_crystallization
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