COMSOL® 製品概要

化学反応工学モジュール

化学反応工学モジュールで質量とエネルギーバランスをモデル化

Chemical Reaction Engineering Module

化学反応が起きているプレート反応器と化学的な反応は反応器内の2つのポイントで交わります.

化学とプロセス産業の全てのユニットオペレーションを完璧に

化学反応器, ろ過装置, ミキサーや他のプロセスの最適化は, 化学反応工学モジュールを使用して実現可能になります. このモジュールには, 全てのタイプの環境, 気体, 液体, 多孔質媒質, 表面と 固体層, これら全ての組合せ, における任意の化学反応速度をともなう材料輸送と熱伝導のためのツールが含まれています. これは化学プロセス産業の全て, そして, プロセスユニット, 化学リアクターなどのを取扱う環境工学に最適です.

化学動力の対流と拡散

化学反応工学モジュールは, 希釈系や濃縮系, またはその混合系における, 任意数の化学種の対流, 拡散, イオン移動による材料輸送を定義した直感的ユーザーインターフェースを含みます. これらはアレニウス方程式, または濃度と温度の運動学への影響を含む任意の速度論で容易に可逆, 不可逆, 平衡反応速度の定義と関連づけることができます. 化学反応を定義するインターフェースは, 化学式として分かりやすく, また方程式は, まるで紙の上に書いているように入力することが出来ます. COMSOLは質量作用の法則を使用して適切な反応式を設定します. この法則は自由に変更したり優先実施したりすることができます. 均一か不均一か, 発生場所がバルク内もしくは表面なのか, などには関係なく, 反応式中の化学量が自動的に物質とエネルギーバランスを定義します.


事例紹介

Round Jet Burner: Simulation of turbulent combustion in a round jet burner. Results show the temperature and CO2 mass fraction in the reacting jet. Round Jet Burner: Simulation of turbulent combustion in a round jet burner. Results show the temperature and CO2 mass fraction in the reacting jet.
Biosensor Flow Cell: Simulation of a flow cell containing micropillars coated with an active material to support the adsorption of an analyte. Results show velocity streamlines and the concentration distribution of the adsorbed species. Biosensor Flow Cell: Simulation of a flow cell containing micropillars coated with an active material to support the adsorption of an analyte. Results show velocity streamlines and the concentration distribution of the adsorbed species.
Tubular Reactor Simulator: This is an app that simulates a tubular gas reactor, chemical reactions take place in a stream of gas that carries reactants from the inlet to the outlet. Mass and energy transport occur through a convection-diffusion and convection-conduction processes. Tubular Reactor Simulator: This is an app that simulates a tubular gas reactor, chemical reactions take place in a stream of gas that carries reactants from the inlet to the outlet. Mass and energy transport occur through a convection-diffusion and convection-conduction processes.
Water Purification by Silver Complexation: Many industrial processes leave remainders of toxic dissolved metal ions in process flows. This model example shows a purification reactor where silver ions are complexated to diamine-silver for removal. Water Purification by Silver Complexation: Many industrial processes leave remainders of toxic dissolved metal ions in process flows. This model example shows a purification reactor where silver ions are complexated to diamine-silver for removal.
Tubular Reactor Simulator: This is an app that simulates a tubular gas reactor, chemical reactions take place in a stream of gas that carries reactants from the inlet to the outlet. Mass and energy transport occur through a convection-diffusion and convection-conduction processes. Tubular Reactor Simulator: This is an app that simulates a tubular gas reactor, chemical reactions take place in a stream of gas that carries reactants from the inlet to the outlet. Mass and energy transport occur through a convection-diffusion and convection-conduction processes.
Packed Bed Reactor: This model calculates the concentration distribution of the reactor gas that flows around catalytic pellets, by also using an extra dimension to model its concentration distribution inside each of the porous catalytic pellets. Shown are the velocity streamlines at the bottom part of the reactor, where the color plot indicates the concentration. Packed Bed Reactor: This model calculates the concentration distribution of the reactor gas that flows around catalytic pellets, by also using an extra dimension to model its concentration distribution inside each of the porous catalytic pellets. Shown are the velocity streamlines at the bottom part of the reactor, where the color plot indicates the concentration.

輸送現象の完成

化学反応工学モジュール内には外部ソースの熱力学プロパティを計算するツールが含まれており, 材料輸送, 化学反応器への伝熱, エンタルピーバランスの連成が補強されます. 運動量輸送を定義するユーザーインターフェースもまた, プロセス輸送現象の完全定義を実装することができます. ナビエ・ストークス方程式, ダルシー則, ブリンクマン方程式により定義される層流, 多孔質媒体流れも含まれます. CFD モジュール, もしくは伝熱モジュールと連成することにより, 乱流, 多相流, 非等温流, 輻射伝熱を実装可能です.

化学反応プロセス最適化の不可欠さ

化学反応工学モジュールは, 従事している工程内で材料輸送や化学反応が不可欠な化学, 工程, 電力, 薬学, ポリマー, そして食品の産業に携わるエンジニアや化学者たちに応用可能になっています. ラボで実装されるチューブのテスト解析から工場設備内の化学反応の徹底的調査に至るまでのアプリケーションを解析可能なツールが搭載されています. すでに内蔵されたパラメーター推測機能と実験データの比較を使用しながら, 化学動力を正確に定義するため, 化学動力は基本的には管理された環境の中でシミュレートされます. 化学反応工学モジュールは個別解析のために数多くの定義済みリアクタータイプを提供します.

  • 回分式と半回分式リアクター
  • 連続かくはん槽型リアクター (CSTR)
  • 栓流リアクター

これらのリアクタータイプでは適切な定数, もしくは変化する質量や体積, そして, 等温, 非等温, 断熱条件などの定義がされています. 工程環境にある最適化動力との組込みに最適で, これらのシンプルなモデルは系の理解を深め, 無数の動作条件をシミュレートすることを可能にします. これによって得た全ての知識で, 次のステップとして, ユニット設計の最適化と, 動作条件のファインチューニングを完全2D軸対称もしくは3Dモデルで行います. Generate Space-Dependent Model 機能を使って系の質量やエネルギーバランスを流体や化学反応速度と組み合せることができます.

化学反応工学モジュール

機能

  • 化学式ベースで反応式を生成する自動理想リアクターモデル
  • 希釈混合物や濃縮混合物内の質量輸送
  • 拡散, 対流, イオン移動における質量輸送
  • 多成分質量輸送
  • Fickian, Nernst-Planck, Maxwell-Stefan および混合平均輸送
  • ソレー効果を構成する多成分拡散性
  • 薄層における拡散
  • 拡散バリア
  • 多孔質媒体における種輸送と伝熱
  • 質量輸送パラメーターの多孔性補正モデル
  • 薄層多孔質媒体流
  • Hagen-Poiseuille 方程式
  • ナビエ・ストークス, ダルシー則, ブリンクマン方程式
  • 反応流
  • 表面拡散と反応
  • 表面化学種の吸着, 吸収, 沈殿
  • マルチスケール輸送と反応機能
  • 等温/非等温環境における化学反応速度論の任意定義で無制限の数の化学種を使用可能
  • アレニウスモデル
  • 表面における吸着等温線, 化学種の吸収/沈殿
  • 自由/多孔質媒体反応流
  • 速度論データ, 熱力学, 輸送特性のための CHEMKIN® ファイルインポート機能
  • CAPE-OPEN 形式による熱力学データベースのサポート

用途

  • バッチ式, プラグ流れ/円筒流れ, タンクリアクター
  • リアクター設計, サイズ設計, 最適化
  • 多コンポーネント, 膜輸送
  • 充填層リアクター
  • 表面吸着, 表面吸収, 表面堆積
  • バイオ化学, 食物科学
  • 薬品合成
  • プラスティック, ポリマー製造
  • 電子化学工学
  • クロマトグラフィ
  • 浸透, 電気泳動, 電気浸透
  • フィルターおよび沈殿
  • 排気処理および排出制御
  • 発酵および結晶化デバイス
  • サイクロン, 分離器, スクラバー, 侵出ユニット
  • 予熱バーナー, 内燃エンジン
  • 単体リアクター, 触媒変換器
  • 選択性触媒縮小およびSCR触媒
  • 水素改質装置
  • 半導体プロセスおよび CVD
  • マイクロ流体およびラブオンチップデバイス

Material Databases

ファイルフォーマット 拡張子 読込み 書込み
CHEMKIN®1 .dat, .txt, .inp3 はい いいえ
CAPE-OPEN (direct connection)1 n/a N/A N/A
LXCAT file2 .lxcat,.txt はい いいえ

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

COMSOL がサポートする全てのファイルフォーマットを見る

Simulating the Release Mechanism in Drug-Eluting Stents

Modeling the Electrochemistry of Blood Glucose Test Strips

Transport in an Electrokinetic Valve

Membrane Dialysis

Porous Reactor with Injection Needle

Analysis of NOx Reaction Kinetics

A Multiscale 3D Packed Bed Reactor

Thermal Decomposition

Biosensor Design

Syngas Combustion in a Round-Jet Burner

Dissociation in a Tubular Reactor

Chemical Vapor Deposition of GaAs

次のステップ:
ソフトウェア
デモをリクエスト

どのビジネスもシミュレーションニーズもそれぞれ違います. COMSOL Multiphysics® ソフトウェアはあなたの要望を満たすかどうかをきちんと評価するために, 我々にコンタクトしてください. 我々のセールス担当と話をすれば各個人に向いたお勧めや, しっかり文書化されたモデルなどをお送りすることができ, 最大限の評価結果を引き出すことができます. 最終的にどのライセンスオプションがあなたの要望にとって最適かを選択することができます.

"COMSOL へコンタクト" ボタンを押し, あなたの連絡先詳細と特別なコメントや質問があればそれを記入して, 送信していただくだけで済みます. 1ビジネス日以内に我々のセールス担当者から返事が届きます.