Produkt:Chemical Reaction Engineering Module
Produkt:Chemical Reaction Engineering Module
Modellierung von Stoff- und Energiebilanzen mit dem Chemical Reaction Engineering Module

Ein Plattenreaktor, in dem chemische Reaktionen stattfinden und die reagierenden Spezies an zwei Stellen in den Reaktor eingeführt werden.
Perfekt für alle Verfahren in der chemischen und der Prozessindustrie
Mit dem Chemical Reaction Engineering Module lassen sich chemische Reaktoren, Filterapparaturen, Mischer und ähnliche Prozesse einfach optimieren. Das Modul stellt Werkzeuge zur Verfügung, mit denen Sie den Materialtransport und den Wärmetransfer zusammen mit der chemischen Reaktionskinetik in allen Arten von Umgebungen - Gase, Fluidströmungen, poröse Medien, auf Oberflächen und in Festphasen - oder eine Kombination dieser simulieren können. Dadurch ist das Modul perfekt für alle Aspekte der chemischen und der Prozessindustrie geeignet, und dies gilt sogar für die Umwelttechnik, in der die "Verfahrenseinheit" oder der "chemische Reaktor" das Umfeld ist, das Sie umgibt.
Konvektion und Diffusion und die chemische Reaktionskinetik
Das Chemical Reaction Engineering Module bietet Ihnen intuitive Interfaces, mit denen Sie den Materialtransport in verdünnten oder konzentrierten Lösungen oder Gemischen durch Konvektion, Diffusion und Migration einer beliebigen Anzahl von chemischen Spezies definieren können. Diese lassen sich einfach mit der Kinetik von reversiblen, irreversiblen und Gleichgewichtsreaktionen, die durch die Arrhenius-Gleichung oder einem beliebigen Geschwindigkeitsgesetz beschrieben werden kann. Hierbei können auch die Auswirkungen von Konzentration und Temperatur auf die Kinetik einbezogen werden. Das Interface für das Definieren von chemischen Reaktionen ist unkompliziert, weil Sie die chemischen Formeln und Reaktionsgleichungen im Wesentlichen so eingeben, als würden Sie diese auf Papier schreiben. COMSOL formuliert anhand der eingegebenen Reaktionsgleichungen die geeigneten Reaktionsausdrücke mithilfe des Massenwirkungsgesetzes, die Sie abändern oder mit Ihren eigenen kinetischen Ausdrücken überschreiben können. Die Stöchiometrie der Reaktionsgleichungen wird dazu verwendet, automatisch Massen- und Energiebilanzen zu definieren, wobei die Reaktionen homogen oder heterogen sein und im Festkörper oder auf Oberflächen stattfinden können.
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Alle Transportphänomene
Zu dem Chemical Reaction Engineering Module gehören Werkzeuge zur Berechnung von thermodynamischen Eigenschaften einschließlich der Anbindung an externe Quellen, so dass Sie die Kopplung der Wärmetransport- und Enthalpiebilanzen mit dem Materialtransport und den chemischen Reaktionen verbessern können. Darüber hinaus gibt es Interfaces zur Beschreibung des Impulstransports, wodurch Sie eine vollständige Beschreibung der Transportphänomene Ihres Prozesses erlangen. Hierzu gehören laminare Strömungen und Strömungen in porösen Medien, die durch die Navier-Stokes-Gleichung, das Darcy-Gesetz und die Brinkman-Gleichungen beschrieben werden. Durch die Kopplung mit dem CFD Module oder dem Heat Transfer Module können Sie auch turbulente, mehrphasige und nicht isotherme Strömungen sowie Übertragungen von Wärmestrahlung simulieren.
Ein wesentlicher Bestandteil der Optimierung Ihrer chemischen Reaktionsprozesse
Das Chemical Reaction Engineering Module ist für Ingenieure und Wissenschaftler vorgesehen, die in der chemischen, Prozess-, Stromerzeugungs-, pharmazeutischen, Polymer- oder Lebensmittelindustrie arbeiten und in deren Prozessen der Materialtransport und chemische Reaktionen wesentliche Bestandteile sind. Das Modul umfasst Werkzeuge, mit denen alle Aspekte dieser Anwendungen untersucht werden können: von Reagenzglasuntersuchungen in einem Labor bis zu einer Revision eines chemischen Reaktors mitten in einer Betriebsanlage. Die chemische Reaktionskinetik kann unter kontrollierten Bedingungen simuliert werden, sodass sich die Kinetik, in Kombination mit dem Optimization Module, durch integrierte Funktionen für Parameterschätzung sowie Vergleiche mit experimentellen Daten genau beschreiben lässt. Darauf aufbauend stellt das Chemical Reaction Engineering Module eine Reihe von vordefinierten Reaktortypen für umfassende Untersuchungen bereit:
- diskontinuierliche Rührkessel (Batch- und Semibatch-Reaktoren)
- Kontinuierliche Rührkessel (CSTR)
- Rohrreaktoren
Alle diese Reaktoren werden mit geeigneten Definitionen für konstante Massen oder konstantes Volumen sowie mit isothermen, nicht isothermen und adiabatischen Bedingungen bereitgestellt. Diese einfachen Modelle, die perfekt für das Einbinden Ihrer optimierten Kinetik in eine Prozessumgebung geeignet sind, ermöglichen Ihnen ein verbessertes Verständnis Ihres Systems und versetzen Sie in die Lage, eine Vielzahl von unterschiedlichen Betriebsbedingungen zu simulieren. Mit all den Erkenntnissen, die Sie daraus gewonnen haben, können Sie im nächsten Schritt durch ein vollständiges achsensymmetrisches 2D- oder 3D-Modell den Entwurf Ihrer Anlage optimieren und eine Feinabstimmung der Betriebsbedingungen vornehmen. Mit der Funktion zum Generieren eines raumabhängigen Modells können Sie die Massen- und Energiebilanzen Ihres Systems zusammen mit den Fluidströmungen und Geschwindigkeiten der chemischen Reaktionen einbinden.
Chemical Reaction Engineering Module
Produkteigenschaften
- Ideale Reaktormodelle mit Erstellung von kinetischen Ausdrücken basierend auf chemischen Formeln
- Massentransport in verdünnten und konzentrierten Mischungen
- Materialtransport durch Diffusion, Konvektion und Migration
- Mehrkomponenten-Massentransport
- Fick’scher, Nernst-Planck, Maxwell-Stefan und mischungsgemittelter Transport
- Mehrkomponenten-Diffusivität im Hinblick auf Soret Effekt
- Diffusion in dünnen Schichten
- Diffusionsbarrieren
- Diffusionsbarrieren
- Speziestransport und Wärmetransport in porösen Medien
- Korrekturmodelle für die Massentransportparameter in porösen Medien
- Laminare Strömung und Strömung durch poröse Medien
- Hagen-Poiseuille Gleichung
- Navier-Stokes-Gleichungen, Darcy-Gesetz und Brinkman-Gleichungen
- Reaktive Strömung
- Oberflächendiffusion und Oberflächenreaktionen
- Adsorption, Absorption und Abscheidung von Spezies auf Oberflächen
- Mehrskalentransport und Reaktions-Features
- Uneingeschränkte Anzahl chemischer Spezies in beliebigen Definitionen der chemischen Reaktionskinetik in isothermen und nicht-isothermen Umgebung
- Arrhenius-Modell
- Adsorptionsisothermen, Absorption und Abscheidung von Spezies auf Oberflächen
- Freie und reaktive Strömung in porösen Medien
- Datenbank thermodynamischer Eigenschaften zur Berechnung physikalischer Eigenschaften in Flüssigkeiten
- Import von CHEMKIN®-Dateien für Kinetikdaten, thermodynamische und Transporteigenschaften
- Unterstützung von CAPE-OPEN-Schnittstelle für Thermodynamik
Anwendungsbereiche
- Batch-, Pfropfenstrom-/ Rohr- und Rührkesselreaktoren
- Design, Dimensionierung und Optimierung chemischer Reaktoren
- Mehrkomponenten- und Membrantransport
- Festbettreaktoren
- Adsorption, Absorption und Abscheidung von Spezies auf Oberflächen
- Biochemie und Lebensmittelwissenschaft
- Pharmazeutische Synthese
- Kunststoffe und Polymerherstellung
- Elektrochemische Verfahrenstechnik
- Chromatographie
- Osmose, Elektrophorese und Elektroosmose
- Filtration und Sedimentation
- Abgasnachbehandlung und Emissionskontrolle
- Fermentation und Kristallisationsvorrichtungen
- Zyclone, Separatoren, Wäscher und Auslaugungs-Geräte
- Elektrochemische Verfahrenstechnik
- Monolithische Reaktoren und Katalysatoren
- Selektive katalytische Reduktion (SCR) und SCR-Katalysatoren
- Wasserstoffreformer
- Halbleiterverarbeitung und chemische Gasphasenabscheidung (CVD)
- Mikrofluidik und Lab-on-Chip-Vorrichtungen
Material Databases
Datei Format | Dateiendung | Lesen | Schreiben |
---|---|---|---|
CHEMKIN®1 | .dat, .txt, .inp3 | Ja | Nein |
CAPE-OPEN (direct connection)1 | n/a | N/A | N/A |
LXCAT file2 | .lxcat,.txt | Ja | Nein |
1 Any file format is allowed, these are the most common extensions
2Requires the Plasma Module
3Any extension is allowed; These are the most common extensions
Chemical Vapor Deposition of GaAs
Chemical vapor deposition (CVD) allows a thin film to be grown on a substrate through molecules and molecular fragments adsorbing and reacting on a surface. This example illustrates the modeling of such a CVD reactor where triethyl-gallium first decomposes, and the reaction products along with arsine (AsH3<{:/sub>} adsorb and react on a ...
A Multiscale 3D Packed Bed Reactor
One of the most common reactors in the chemical industry, for use in heterogeneous catalytic processes, is the packed bed reactor. This type of reactor is used both in synthesis as well as in effluent treatment and catalytic combustion. This model is set up to calculate the concentration distribution in the reactor gas that flows around the ...
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Biosensor Design
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Dialysis is a widely used chemical species separation method. One such example is hemodialysis, which acts as artificial kidneys for people with renal failure. In dialysis, only specific components are allowed to diffuse through the membrane, based on differences in molecular size and solubility. The Membrane Dialysis app simulates a process for ...
Liquid Chromatography
High-performance liquid chromatography (HPLC) is a common method of separating, identifying, and quantifying each chemical compound in a mixture. HPLC is found in the pharmaceutical, biotech, and food industries. The Liquid Chromatography app simulates the separation of two species within a generic liquid chromatography column. Simulations can ...
Thermal Decomposition
In this tutorial, the heat and mass transport equations are coupled to laminar flow in order to model exothermic reactions in a parallel plate reactor. It exemplifies how you can use COMSOL Multiphysics to systematically set up and solve increasingly sophisticated models using predefined physics interfaces.
Porous Reactor with Injection Needle
Modeling packed beds, monolithic reactors, and other catalytic heterogeneous reactors is substantially simplified with the Reacting Flow in Porous Media multiphysics interface. This defines the diffusion, convection, migration, and reaction of chemical species for porous media flow without having to set up separate interfaces and couple them. The ...
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Jedes Geschäftsfeld und jeder Simulationsbedarf ist anders. Um zu beurteilen, ob die COMSOL Multiphysics®-Software Ihren Anforderungen entspricht, sollten Sie sich mit uns in Verbindung setzen. Wenn Sie mit einem unserer Vertriebsmitarbeiter sprechen, erhalten Sie personalisierte Empfehlungen und vollständig dokumentierte Beispiele, die Ihnen dabei helfen, eine qualifizierte Bewertung treffen zu können. Sie werden außerdem bei der Auswahl der passenden Lizenzoption für Ihre Bedürfnisse unterstützt. Klicken Sie einfach auf die Schaltfläche "COMSOL kontaktieren", geben Sie Ihre Kontaktdaten sowie Ihre spezifischen Kommentare und Fragen ein und senden Sie diese ab. Sie erhalten innerhalb eines Arbeitstages eine Antwort von einem Vertriebsmitarbeiter.