Nouveautés du module Chemical Reaction Engineering

Pour les utilisateurs du module Chemical Reaction Engineering, la version 6.1 de COMSOL Multiphysics® apporte une nouvelle interface multiphysique Ecoulement diphasique dispersé avec transport d'espèces, une option de modèle de retrait du noyau pour les lits fixes et des formules chimiques avancées. Davantage sur ces mises à jour ci-dessous.

Ecoulement diphasique dispersé avec transport d'espèces

La capacité à modéliser le transport d'espèces chimiques et les réactions dans un écoulement diphasique est grandement améliorée par la nouvelle interface Ecoulement diphasique dispersé avec transport d'espèces. Cette nouvelle interface multiphysique décrit le transport d'espèces chimiques entre deux phases constituées de gouttelettes de liquide ou de bulles de gaz dans une phase liquide continue. Cette fonctionnalité peut être utilisée pour modéliser des processus de séparation, comme les extractions liquide–liquide ou les processus d'épuration humide des gaz d'échappement. De tels systèmes à deux phases sont courants dans les industries de la chimie lourde et de la chimie fine.

Deux géométries de colonnes d'extraction côte à côte avec des concentrations visualisées avec la palette de couleurs Rainbow.
Concentration d'un soluté extrait (à gauche) et champ de vitesse de la phase continue (à droite) dans des colonnes d'extraction.

Modèle de retrait du noyau pour lits fixes

Les réactions hétérogènes dans les lits fixes, avec des réactifs en phase gazeuse combinés à un réactif solide et un produit solide, sont souvent décrites par des modèles de retrait du noyau. Dans de tels procédés, la réaction hétérogène commence à la partie la plus externe des particules solides. Au fur et à mesure que le produit solide se forme, la zone de réaction se déplace vers l'intérieur, vers le centre des particules, formant un noyau en rétrécissement. La fonctionnalité Lit fixe comprend désormais une option Modèle de coeur en contraction qui décrit le rétrécissement du noyau des réactifs solides et la diffusion des réactifs en phase gazeuse à travers la couche externe du produit solide. Cela facilite la modélisation des procédés comme la combustion de combustibles solides avec production d'une couche de cendres inertes et la production de granulés d'oxyde de silicium (quartz) à partir de silicium dans les processus d'oxydation du silicium.

L'interface graphique de COMSOL Multiphysics montrant le Constructeur de Modèles avec le noeud Granulés sélectionné, la fenêtre de réglages correspondante et la fenêtre Concentration de gaz, Granulé, ouverte montrant un graphique avec des lignes bleues et vertes pour représenter le CO et le CO2, respectivement.
Les paramètres du noeud Granulés montrant le réglage Type de granulé réglé sur Modèle de coeur en contraction. Le graphique montre le monoxyde de carbone (bleu) et le dioxyde de carbone (vert) à différents temps, diffusant à travers la couche poreuse en croissance de minerai de fer réduit vers le noyau non-réagi de minerai de fer dans un granulé.

Nouvelle visualisation des granulés

Le nouveau graphique de Granulés permet de visualiser simultanément les espèces réagissant dans le volume de la solution et à l'intérieur des granulés poreux. Grâce à cette nouvelle fonctionnalité, un flux de granulés ou d'objets similaires peut être visualisé sous forme de sphères ou de trois disques orthogonaux (tranches).

Un modèle de réacteur à lit fixe avec des granulés sphériques montrant la concentration.
Concentration des réactifs dans un réacteur à lit fixe constitué de granulés catalysants sphériques.

Formules chimiques avancées

Il est désormais possible d'utiliser des formules plus avancées pour les espèces chimiques et les réactions chimiques. Les signes d'encadrement (), [] et {} peuvent être utilisés pour indiquer les unités structurelles dans la formule moléculaire, par exemple, d'un complexe de coordination. Pour améliorer la lisibilité, des noms simplifiés peuvent être utilisés dans la formule de réaction pour indiquer une espèce entière ou une partie de la structure moléculaire. Lors de l'équilibrage de la réaction, la composition et la charge complètes sont prises en compte.

L'interface graphique de COMSOL Multiphysics montrant le Constructeur de modèles avec un noeud Espèce en surbrillance, la fenêtre de réglages de l'espèce et le graphique correspondant.
Formation de complexes Cr-EDTA à différentes températures lors de l'utilisation d'EDTA pour récupérer le chrome des déchets de cuir.

Amélioration de la performance des évaluations de propriétés

L'amélioration des performances des évaluations de propriétés est perceptible dans tous les calculs de propriétés, comme la densité et la viscosité, ainsi que pour les propriétés thermodynamiques comme la capacité thermique et la pression de vapeur. Les modèles pour lesquels une partie importante du temps de résolution est consacrée à l'évaluation des propriétés peuvent désormais être résolus avec un gain de temps allant jusqu'à 30%.

Fonctionnalité améliorée pour l'ajout d'espèces à un système

La fonctionnalité permettant de rechercher des espèces dans la base de données et de les ajouter à un modèle a été étendue et améliorée. Les espèces filtrées à partir d'une recherche peuvent maintenant être ajoutées une à une en utilisant la touche Entrée. En outre, il n'est plus nécessaire de réinitialiser le résultat du filtre lorsqu'une espèce a été ajoutée.

Nouveaux tutoriels

La version 6.1 de COMSOL Multiphysics® apporte trois nouveaux tutoriels au module Chemical Reaction Engineering.