Chemical Reaction Engineering Module

Pour la Simulation des Réactions Chimiques et des Bilans d'Energie et de Masse

Chemical Reaction Engineering Module

Réacteur à plaques dans lequel les réactions chimiques se produisent, les réactifs étant introduits à partir de deux entrées.

Idéal pour la Chimie et le Génie des procédés

Avec le Chemical Reaction Engineering Module, il est aisé d'optimiser les réacteurs chimiques, les équipements de filtration, les mélangeurs et autres procédés. Ce module propose les outils qui vous aideront à simuler le transport de matière et de chaleur avec des cinétiques chimiques arbitraires dans tous les types d'environnements (gaz, liquide, milieu libre ou poreux, sur les surfaces et dans les phases solides ou une combinaison de ces environnements). Il est donc l'outil idéal pour simuler tous les aspects des industries chimiques et de génie des procédés, et même les phénomènes environnementaux dans lesquels l'environnement ambiant assume le rôle de « procédé unitaire » ou de « réacteur chimique ».

Convection et Diffusion avec Cinétique Chimique Arbitraire

Le Chemical Reaction Engineering Module dispose d'interfaces intuitives pour le transport de masse par diffusion, convection et migration d'un nombre arbitraire d'espèces chimiques, en solution diluée ou concentrée, ou en mélange. Il est facile de les coupler aux cinétiques de réaction réversibles, irréversibles et en équilibre, décrites par l'équation d'Arrhénius ou par des taux de réaction arbitraires, dans lesquelles les effets de la concentration et de la température peuvent être inclus. L'interface de définition des réactions chimiques permet de rentrer directement les équations et les formules des réactions chimiques comme vous l'auriez fait sur papier. COMSOL génère alors les expressions appropriées pour les réactions en utilisant la loi d'action de masse, que vous pouvez modifier ou remplacer par des expressions cinétiques personnalisées. La stœchiométrie dans les formules des réactions chimiques est automatiquement prise en compte pour définir les équilibres d'énergie et de masse, homogènes ou hétérogènes, qui interviennent en volume ou sur les surfaces.


Images Supplémentaires

  • 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.

Phénomènes de Transport

Le Chemical Reaction Engineering Module propose également des outils servant à calculer les propriétés thermodynamiques, à partir de sources externes notamment, pour faciliter le couplage du transfert de chaleur et des équilibres enthalpiques avec le transport de matière et les réactions chimiques. Les interfaces disponibles pour le transport de la quantité de mouvement permettent de décrire complètement les phénomènes de transport. Sont ainsi proposés l'écoulement laminaire en milieu libre et en milieu poreux décrit par les équations de Navier-Stokes, la loi de Darcy et les équations de Brinkman. Le couplage d CFD Module ou du Heat Transfer Module à la modélisation permet d'y ajouter l'écoulement en régime turbulent, l'écoulement multiphasique et l'écoulement non isotherme, ainsi que le transfert de chaleur par rayonnement.

Une étape Indispensable pour l'Optimisation des Réactions Chimiques en Génie des Procédés

Le Chemical Reaction Engineering Module s'adapte à une gamme varié d'applications et de procédés dans les domaines de la chimie, de l'énergie électrique, de la pharmacie, des polymères et de l'alimentation, pour lesquels le transport de matière et les réactions chimiques sont essentiellement liés au procédé étudié. Il propose des outils qui permettent d'étudier tous les aspects de ces applications : des études in-vitro en laboratoire à la remise en état d'un réacteur chimique dans une usine. Il est possible de simuler intrinsèquement une cinétique chimique spécifique en environnement contrôlé pour la décrire précisément à l'aide des fonctionnalités intégrées d'estimation des paramètres et de comparaison à des données expérimentales. Le Chemical Reaction Engineering Module propose différents types de réacteur prédéfinis pour des études plus spécialisées :

  • Réacteurs Discontinus et Semi-discontinus
  • Réacteurs Continus (CSTR)
  • Réacteurs à Ecoulement Piston

Ces types de réacteurs sont accompagnés des définitions appropriées pour les masses ou volumes constants, ainsi que pour les conditions isothermes, non isothermes et adiabatiques. Parfaits pour préciser vos données de cinétique chimique, ces modèles simples vous aident à bien comprendre votre système, par la simulation d'une grande variété de conditions opératoires. Sur la base de ces nouvelles données, il devient possible d'optimiser la conception de l'unité et d'affiner les conditions opératoires à partir d'un modèle 3D ou axisymétrique 2D. La fonctionnalité de génération d'un modèle fonction de l'espace permet de prendre en compte les équilibres d'énergie et de masse du système dans un environnement plus vaste lié à l'écoulement des fluides et aux vitesses des réactions chimiques.

Modeling the Electrochemistry of Blood Glucose Test Strips

Syngas Combustion in a Round-Jet Burner

A Multiscale 3D Packed Bed Reactor

Thermal Decomposition

Surface Reactions in a Biosensor

Porous Reactor with Injection Needle

NOx Reduction in a Monolithic Reactor

Transport in an Electrokinetic Valve

Carbon Deposition in Heterogeneous Catalysis

Chemical Vapor Deposition of GaAs

Dissociation in a Tubular Reactor