Die COMSOL® Produktpalette

Berechnen von thermodynamischen Eigenschaften mit dem Liquid & Gas Properties Module

Software zur Modellierung von Eigenschaften für Gasgemische, Flüssigkeitsgemische und Gas-Flüssigkeits-Gemische

Beim Einrichten und Ausführen von CFD-, Wärmetransport- und Akustiksimulationen ist die korrekte Modellierung der Materialeigenschaften entscheidend. Mit dem Liquid & Gas Properties Module können Sie Dichte, Viskosität, Wärmeleitfähigkeit, Wärmekapazität und andere Eigenschaften als Funktionen von Zusammensetzung, Druck und Temperatur genau und einfach berechnen. Der gesamte Funktionsumfang des Liquid & Gas Properties Module ist auch in den folgenden Produkten enthalten: Chemical Reaction Engineering Module, Battery Design Module und Fuel Cell & Electrolyzer Module.

Was Sie mit dem Liquid & Gas Properties Module modellieren können

Eigenschaften für CFD-Simulationen

Die Dichte und Viskosität eines Fluids kann von der Zusammensetzung, dem Druck und/oder der Temperatur abhängen. Genaue Werte für diese Eigenschaften zu erhalten, ist wichtig und kann sich auf das Design von Geräten und Prozessen auswirken. Das Liquid & Gas Properties Module stellt Ihnen die nötigen Werkzeuge zur Verfügung, um die Dichte und Viskosität für Gasgemische beliebiger Zusammensetzung zu berechnen. Darüber hinaus enthält das Modul Eigenschaftsmodelle für wässrige Lösungen und Lösungen mit organischen Bestandteilen. Für zweiphasige Strömungssysteme bietet das Modul Modelle zur Berechnung der Gleichgewichtszusammensetzung der Dampf- und Flüssigphase in Abhängigkeit von Druck und Temperatur.

Eigenschaften für Wärmetransport-Simulationen

Die Simulation des Wärmetransports in Fluiden erfordert neben Dichte und Viskosität auch Eigenschaften wie Wärmeleitfähigkeit und Wärmekapazität. Bei der Planung von Klimatisierungs- und Belüftungssystemen beispielsweise hängen die Eigenschaften der Luft von der relativen Luftfeuchtigkeit, dem Druck und der Temperatur ab, und diese Abhängigkeiten können für die Genauigkeit solcher Modellierungs- und Simulationsstudien von Bedeutung sein. Dies gilt auch für Kühlmittel sowie für Gase und Fluide, die in Prozessen in verschiedenen Branchen verwendet werden. Das Liquid & Gas Properties Module enthält Modelle zur Berechnung der Wärmeleitfähigkeit und der Wärmekapazität in Abhängigkeit von Druck und Temperatur. Diese Eigenschaften können für Gas- und Flüssigkeitsgemische beliebiger Zusammensetzung berechnet und für genaue Wärmetransportmodelle und -simulationen verwendet werden.

Eigenschaften für Akustik-Simulationen

Akustische Druckwellen breiten sich in Fluiden, oft Wasser oder Luft, aus und sind abhängig von Druck, Temperatur, Viskosität, Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit. In Luft beeinflusst die relative Luftfeuchtigkeit diese Eigenschaften. Die Genauigkeit dieser Eigenschaften und damit die Genauigkeit der druckakustischen Simulationsergebnisse hängt von den oben genannten Variablen ab, die alle mit dem Liquid & Gas Properties Module berechnet werden können.

Ein Benchmark-Modell für die Verdrängungslüftung, welches die Temperatur in Grad Kelvin, visualisiert mit einem Wärmekamera-Farbschema, und Stromlinien anzeigt Temperaturfeld in einem Benchmark-Modell für Verdrängungslüftung. Die Dichte, die Viskosität und die Wärmetransport-Eigenschaften von Luft hängen von der Temperatur, dem Druck und der Feuchtigkeit ab. Das Liquid & Gas Properties Module kann genaue Funktionen für diese Abhängigkeiten erzeugen.
Ein Wärmerohrmodell, das die Temperatur in einem Wärmekamera-Farbschema und das Strömungsfeld in einem Regenbogen-Farbschema darstellt. Temperatur- und Strömungsfeld in einem Wärmerohr. Das Modell definiert das Problem des Massen- und Wärmetransports in Kombination mit der Verdampfung und Kondensation des Fluids.
Simulation eines akustischen Kalibrierkopplermodell, dargestellt durch ein Regenbogenfarbschema. Bei der Kalibrierung von hochempfindlichen Messmikrofonen wird ein Druck-Reziprozitäts-Kalibrierverfahren verwendet. Die Eigenschaften von feuchter Luft hängen vom Umgebungsdruck, der Temperatur und der relativen Luftfeuchtigkeit ab. Diese Abhängigkeit muss berücksichtigt werden, um genaue Ergebnisse zu erhalten.

Features und Funktionalitäten des Liquid & Gas Properties Module

Thermodynamische Eigenschaften

Das Liquid & Gas Properties Module enthält Modelle und Parameter zur Berechnung der folgenden Eigenschaften:

  • Reaktionswärme
  • Bildungswärme
  • Wärmekapazität
  • Viskosität
  • Dichte
  • Wärmeleitfähigkeit
  • Binäre Diffusivitäten
  • Aktivität und Fugazität
Diese Eigenschaften können für Flüssigkeits- und Gasgemische berechnet werden. Außerdem können Gleichgewichtsberechnungen für Gas-Flüssigkeit-Systeme, sogenannte Flash-Berechnungen, Gas-Flüssigkeit-Flüssigkeit-Systeme und Flüssigkeit-Flüssigkeit-Systeme durchgeführt werden.
Ein 1D-Plot der Phaseneinhüllenden von Chloroform und Methanol, wobei der Taupunkt als blaue Linie und der Blasenpunkt als grün gepunktete Linie dargestellt sind. Phaseneinhüllende eines nicht-idealen Chloroform/Methanol-Gemisches. Zunächst wird ein Temperatur-Zusammensetzungs-Diagramm erstellt, das ein Azeotrop des Gemisches hervorhebt. Dann wird ein Enthalpie-Zusammensetzungs-Diagramm erstellt und Isothermen werden aufgetragen.

Thermodynamische Modelle und Eigenschaftsmodelle

Um die oben aufgeführten Eigenschaften zu berechnen, verwendet das Liquid & Gas Properties Module eine Reihe von verschiedenen thermodynamischen Modellen. Die Vielfalt der verfügbaren Modelle spiegelt die Tatsache wider, dass kein thermodynamisches Modell in der Lage ist, alle Gase und Flüssigkeiten zu beschreiben. Die Wahl des Modells hängt von der Art des Gemischs und den Bedingungen ab.

Die folgenden thermodynamischen Modelle sind für Flüssigkeiten und Gase verfügbar:

  • Ideales Gas
  • Peng-Robinson
  • Peng-Robinson (Twu)
  • Soave-Redlich-Kwong
  • Soave-Redlich-Kwong (Graboski-Daubert)

Für Flüssigkeitsgemische sind auch die folgenden thermodynamischen Modelle verfügbar:

  • Chao-Seader (Grayson-Streed)
  • Wilson
  • NRTL
  • UNIFAC VLE
  • UNIQUAC
  • Reguläre Lösung
  • Erweiterte reguläre Lösung
  • Ideale Lösung

Zusätzlich zu den thermodynamischen Modellen können Sie das Modell für die Eigenschaften individuell festlegen.

Die COMSOL Multiphysics-Benutzeroberfläche mit einem Wärmerohrmodell im Grafikfenster und den angezeigten thermodynamischen Eigenschaftseinstellungen mit erweiterten Optionen für die Gasviskosität. Im Fenster Einstellungen für die Definition thermodynamischer Systeme können Sie das thermodynamische Modell sowie Eigenschaftsmodelle für jede vom Modul berechnete Eigenschaft auswählen.

Alle Anwendungsfälle und Simulations-Anforderungen sind unterschiedlich. 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.

Nächster Schritt:
Fordern Sie eine Software-Demo an