化学反応工学モジュールアップデート

化学反応工学モジュールをご使用の場合、COMSOL Multiphysics® バージョン 5.2a では、気体中や液体中の反応と流れを組み合わせるための新しい 反応流 マルチフィジックスインターフェース、反応型ペレットベッド機能で表面化学種の反応をモデル化する機能、反応工学 インターフェースで表面反応速度をエクスポートする機能が追加されています。 化学反応工学モジュールのアップデートの詳細は、以下のとおりです。

反応型ペレットベッド機能の新しい機能: 表面反応

反応型ペレットベッド機能で、表面反応機能を使い表面化学種の反応をモデル化できるようになりました。 これは 希釈化学種輸送 インターフェースと 多孔質媒体内希釈化学種の輸送 インターフェースで行うことができ、表面化学種は多孔質ペレット内の細孔壁で吸収される(不動)と仮定されます。 任意の数の表面化学種とその対応する反応をモデル化することができます。

多孔質粒子内の表面濃度が触媒床を形成し(ペレット内の細孔表面の濃度)、反応型ペレットベッド機能によってシミュレートされます。
バルク化学種が触媒多孔質粒子を通過して輸送されます。
粒子を形成する粒子内の流体-マトリックス界面で化学種が反応します。
バルク流体の流速と表面濃度が可視化されます。
多孔質粒子の平均表面濃度の結果と、特定の位置で3回計測した1つのペレット内の濃度が示されます。 多孔質粒子内の表面濃度が触媒床を形成し(ペレット内の細孔表面の濃度)、反応型ペレットベッド機能によってシミュレートされます。 バルク化学種が触媒多孔質粒子を通過して輸送されます。 粒子を形成する粒子内の流体-マトリックス界面で化学種が反応します。 バルク流体の流速と表面濃度が可視化されます。 多孔質粒子の平均表面濃度の結果と、特定の位置で3回計測した1つのペレット内の濃度が示されます。
多孔質粒子内の表面濃度が触媒床を形成し(ペレット内の細孔表面の濃度)、反応型ペレットベッド機能によってシミュレートされます。 バルク化学種が触媒多孔質粒子を通過して輸送されます。 粒子を形成する粒子内の流体-マトリックス界面で化学種が反応します。 バルク流体の流速と表面濃度が可視化されます。 多孔質粒子の平均表面濃度の結果と、特定の位置で3回計測した1つのペレット内の濃度が示されます。

反応工学の新しい機能: 表面反応のエクスポート

反応工学 インターフェースで定義されているサーフェス反応動力学を、多孔質ペレット内で表面反応が起こる空間依存モデルにエクスポートできるようになりました。 空間依存モデル生成機能によって反応速度がエクスポートされ、反応型ペレットベッド機能で材料特性が自動的に定義されます。

反応工学 インターフェースの空間依存モデル生成機能を使い、 表面反応を反応型ペレットベッド機能へエクスポートします。

反応工学 インターフェースの空間依存モデル生成機能を使い、 表面反応を反応型ペレットベッド機能へエクスポートします。

反応工学 インターフェースの空間依存モデル生成機能を使い、 表面反応を反応型ペレットベッド機能へエクスポートします。

新しい 反応流 マルチフィジックスインターフェース

気体や液体の流体と反応に関するスタディの向上を図り、新しい 反応流 マルチフィジックスインターフェースでは、単相流 インターフェースと 濃縮化学種輸送 インターフェースを組み合わせます。 以前はスタンドアロン型インターフェースとして利用可能だった新しい 反応流 マルチフィジックスインターフェースでは、各フィジックスインターフェースやそれらのマルチフィジックス連成で設定を制御しやすくなります。

新しい 反応流 連成を使用することで、連成した任意のインターフェースの解を別箇または同時に求めるプロセスが大幅に改善されました。 反応流の場合、このことは、適切な初期条件を作成するため、または結果がどのような影響を連成から受けるかを試験するために重要となります。 反応流 マルチフィジックスインターフェースは、層反応流と乱反応流、多孔質媒体の流れと反応に対応しています。

新しい 反応流 マルチフィジックスインターフェースの使用例を示すアプリケーションライブラリへのパス:

Chemical_Reaction_Engineering_Module/Reactors_withMass_and_Heat_Transfer/roundjet_burner

新しい 反応流 マルチフィジックスインターフェースでは、マルチフィジックス ノードの 反応流 ノードは 単相流 インターフェースと 濃縮化学種輸送 インターフェースを連成します。

新しい 反応流 マルチフィジックスインターフェースでは、マルチフィジックス ノードの 反応流 ノードは 単相流 インターフェースと 濃縮化学種輸送 インターフェースを連成します。

新しい 反応流 マルチフィジックスインターフェースでは、マルチフィジックス ノードの 反応流 ノードは 単相流 インターフェースと 濃縮化学種輸送 インターフェースを連成します。

濃縮化学種輸送の新しい機能: 多孔質媒体輸送特性

新しい多孔質媒体輸送特性機能では、多孔質媒体を流れる溶液内の多成分輸送についてスタディを行えます。 新機能として、濃縮混合液内の輸送と組み合わせた、材料の空隙率に依存する効果的な輸送特性を計算するモデルが含まれています。

濃縮化学種輸送 インターフェースの新しい多孔質媒体特性機能の使用例を示すアプリケーションライブラリへのパス:

Chemical_Reaction_Engineering_Module/Reactors_with_Porous_Catalysts/carbon_deposition

多孔質媒体輸送特性機能を使い、Ni-Al2O3 固体触媒のメタンの熱分解について反応器の空隙率分布のスタディを行います。
分解反応で煤が形成されるに従い、空隙率が小さくなります。 多孔質媒体輸送特性機能を使い、Ni-Al2O3 固体触媒のメタンの熱分解について反応器の空隙率分布のスタディを行います。 分解反応で煤が形成されるに従い、空隙率が小さくなります。
多孔質媒体輸送特性機能を使い、Ni-Al2O3 固体触媒のメタンの熱分解について反応器の空隙率分布のスタディを行います。 分解反応で煤が形成されるに従い、空隙率が小さくなります。

濃縮化学種輸送 インターフェースの擬似時間ステッピング

濃縮化学種輸送 インターフェースのための擬似時間ステッピング機能が新たに加わり、定常スタディのソルバーの収束性が大幅に改善されます。 例えば、乱反応流内の移流(大ペクレ数)によって化学種の流束が支配される場合に特に便利です。