Chemical Reaction Engineering Module
Nuova app: Biosensor Design
Una cella di flusso in un biosensore contiene un array di microseparatori a colonna (pillar) le cui superfici concave sono rivestite con un materiale attivo che adsorbe selettivamente le biomolecole nel flusso campione. Questa applicazione permette all'utente di cambiare il progetto del sensore modificando i parametri di ingresso come il diametro dei pillar, la spaziatura della griglia e la velocità di ingresso per vedere l'influenza sui risultati rilevati.
L'app Biosensor Design mostra il risultato di concentrazione su una sezione dopo il completamento della simulazione.
L'app Biosensor Design mostra il risultato di concentrazione su una sezione dopo il completamento della simulazione.
Nuova funzionalità Surface CHEMKIN® nelle interfacce Chemistry e Reaction Engineering
La nuova funzionalità consente di importare file Surface CHEMKIN® con le specie di superficie e i dati di reazione superficiale, oltre all'importazione delle reazioni omogenee CHEMKIN® già disponibile in precedenza. Questo vale per tutti i tipi di file CHEMKIN: cinetica di reazione, proprietà di trasporto e termodinamica. Lo standard Surface CHEMKIN® è particolarmente utile per modellare le reazioni su superfici catalitiche e le reazioni eterogenee, quando si hanno dati di reazione disponibili nel formato Surface CHEMKIN®.
Viene studiata la modellazione di un reattore CVD, compresi adsorbimento, desorbimento e reazioni superficiali, con l'uso della nuova funzionalità di importazione dei formati Surface CHEMKIN®. Il meccanismo di reazione è quindi accoppiato ai meccanismi di trasporto in una geometria dettagliata del reattore.
Viene studiata la modellazione di un reattore CVD, compresi adsorbimento, desorbimento e reazioni superficiali, con l'uso della nuova funzionalità di importazione dei formati Surface CHEMKIN®. Il meccanismo di reazione è quindi accoppiato ai meccanismi di trasporto in una geometria dettagliata del reattore.
Nuova correlazione di viscosità per una miscela di gas
È ora disponibile un metodo predittivo della viscosità delle miscele di gas nelle interfacce Reaction Engineering e Chemistry. In precedenza, erano disponibili solo le previsioni di viscosità del gas puro.
Film Resistance aggiunta alla funzionalità Reactive Pellet Bed
La funzionalità Reactive Pellet Bed ha ora due alternative per accoppiare la concentrazione di macro-scala a quella di micro-scala a una superficie fluida pellet-massa:
- Continuous concentration
- Film resistance (mass flux)
La nuova opzione di resistenza Film riguarda il trasferimento di massa da/al pellet con un coefficiente del film hD, un modello comune quando si studiano bioreattori e letti catalitici. Qui, si presume resistenza al trasferimento di massa in un film sottile vicino alla superficie del pellet oltre che all'interno del pellet poroso. I coefficienti di trasferimento di massa vengono calcolati automaticamente dal numero di Sherwood, dove il secondo è definito da una di tre espressioni empiriche:
- Frössling
- Rosner
- Garner e Keey
L'opzione di resistenza Film può calcolare automaticamente il coefficiente del film dal numero di Sherwood. Facoltativamente, si possono inserire coefficienti di trasferimento definiti dall'utente.
L'opzione di resistenza Film può calcolare automaticamente il coefficiente del film dal numero di Sherwood. Facoltativamente, si possono inserire coefficienti di trasferimento definiti dall'utente.
Migliore usabilità delle reazioni chimiche in mezzi porosi
Il termine sorgente Reactions nelle interfacce Transport of Diluted Species in Porous Media offre ora le seguenti opzioni per tener conto della base di volume reagente per mezzi porosi saturi e insaturi:
- Volume totale
- Volume pori
- Fase liquida
- Fase gassosa
Sulla base dei dati di letteratura per le espressioni cinetiche è quindi più semplice e meno passibile di errori, poiché possono essere tabulati per basi di volume diverse.
È ora possibile selezionare il rapporto di reazione adeguato come base per l'espressione della velocità di reazione. In questo caso, è selezionata la reazione per il volume totale dei pori.
È ora possibile selezionare il rapporto di reazione adeguato come base per l'espressione della velocità di reazione. In questo caso, è selezionata la reazione per il volume totale dei pori.
Dilatamento igroscopico
Hygroscopic swelling is an effect of internal material strain caused by changes in moisture content. The new Hygroscopic Swelling multiphysics coupling is used to couple moisture concentration between the Transport of Diluted Species or Transport of Diluted Species in Porous Media interfaces and the Solid Mechanics interface.
Modello di gas polveroso
La diffusione di Knudsen è inclusa come un meccanismo di trasporto supplementare nell'interfaccia Transport of Concentrated Species per consentire l'uso di modelli di Dusty Gas. Questo meccanismo è disponibile per la legge di Fick e per i modelli di diffusione mediata sulla miscela. Il modello di gas polveroso è preferibile quando si desidera prevedere con precisione il trasporto di massa accompagnato da reazioni chimiche in mezzi porosi, ad esempio nelle celle a combustibile e nelle membrane catalitiche.
Nei gas questo meccanismo è importante per la velocità di trasporto se il percorso libero medio delle molecole trasportate è dello stesso ordine di grandezza o superiore alla scala di lunghezza del sistema. Ad esempio, in un poro lungo ma dal diametro stretto (da 2 a 50 nm), le molecole collidono spesso con la parete del poro e la diffusione deve essere regolata di conseguenza.
La diffusione di Knudsen è ora disponibile come meccanismo di trasporto.
La diffusione di Knudsen è ora disponibile come meccanismo di trasporto.
Variabili di concentrazione basate sulla massa
L'interfaccia Transport of Concentrated Species offre ora variabili di concentrazione basate sulla massa (kg/m3) oltre alle frazioni di massa. Queste possono essere usate nel postprocessing, nei report e nella visualizzazione, per una maggiore flessibilità nel presentare i dati in unità differenti in base alle preferenze della persona che si occuperà di interpretarli.
Infinite Element Domains nelle interfacce Darcy's Law
Le interfacce Darcy's Law supportano ora elementi Infinite Domains e calcoli più avanzati per i flussi.
Tutorial aggiornato: Multiscale 3D Packed Bed Reactor
Nel tutorial Multiscale 3D Packed Bed Reactor sono stati apportati i seguenti miglioramenti, rilevanti anche dal punto di vista industriale:
- Una piastra con fori è stata installata all'ingresso del reattore per simulare più realisticamente il progetto.
- Sono stati inclusi fenomeni cinetici di reazione reversibile di secondo ordine più complessi.
- La simulazione comprende anche uno studio dipendente dal tempo che mostra anche il comportamento di avvio del reattore.
Uno dei reattori più comuni nel settore chimico è il packed bed reactor, utilizzato per processi catalitici eterogenei. Questo modello è stato definito per calcolare la distribuzione di concentrazione nel gas del reattore che scorre attorno ai pellet, ma utilizza anche una dimensione supplementare che modella la distribuzione della concentrazione all'interno di ogni pellet catalitico poroso.
Uno dei reattori più comuni nel settore chimico è il packed bed reactor, utilizzato per processi catalitici eterogenei. Questo modello è stato definito per calcolare la distribuzione di concentrazione nel gas del reattore che scorre attorno ai pellet, ma utilizza anche una dimensione supplementare che modella la distribuzione della concentrazione all'interno di ogni pellet catalitico poroso.
Tutorial aggiornato: GaAs Chemical Vapor Deposition (CVD)
L'applicazione GaAs CVD è stata completamente rivisitata e ora presenta un modo molto più semplice per organizzare il complesso sistema delle reazioni di massa e superficiali di un processo CVD. Utilizza la nuova funzionalità Reversible Reaction Group per importazione CHEMKIN® con un file Surface CHEMKIN®.
Nella fabbricazione di semiconduttori, i reattori CVD sono utilizzati per depositare film sottili su un substrato attraverso molecole e frammenti molecolari adsorbenti e reagenti su una superficie.
La deposizione di vapore chimico (CVD) consente di crescere un film sottile su un substrato attraverso molecole e frammenti molecolari adsorbenti e reagenti su una superficie. Il sistema CVD è modellato utilizzando il bilanciamento di momento, di energia e di massa, compresa una descrizione dettagliata della fase gassosa e della cinetica di adsorbimento. Le linee di flusso mostrano la direzione del vettore velocità, mentre il grafico a colori mostra il profilo di concentrazione di uno dei reagenti.
La deposizione di vapore chimico (CVD) consente di crescere un film sottile su un substrato attraverso molecole e frammenti molecolari adsorbenti e reagenti su una superficie. Il sistema CVD è modellato utilizzando il bilanciamento di momento, di energia e di massa, compresa una descrizione dettagliata della fase gassosa e della cinetica di adsorbimento. Le linee di flusso mostrano la direzione del vettore velocità, mentre il grafico a colori mostra il profilo di concentrazione di uno dei reagenti.
Nuovo tutorial: Protein Adsorption in an Ion-Exchange Column
Lo scambio ionico è un metodo potente per separare le proteine dalle soluzioni ed è oggi utilizzato nelle industrie farmaceutiche e delle biotecnologie. Questo nuovo tutorial simula una colonna di scambio ionico per l'adsorbimento di due proteine.
La fase fluida contiene quattro componenti: due proteine, un solvente e un sale. La cinetica di adsorbimento/desorbimento è descritta da due reazioni di equilibrio dove le proteine spostano gli ioni adsorbiti alla superficie e viceversa. Questo tutorial evidenzia come si possano studiare le reazioni all'equilibrio chimico in un sistema a reattore misto perfettamente ideale nell'interfaccia Reaction Engineering. Inoltre, mostra come esportare la cinetica dall'impostazione del reattore ideale in un modello 3D, dove vengono studiati in dettaglio gli effetti spaziali sulla superficie reagente nella colonna.
L'immagine corrispondente illustra la concentrazione superficiale di una delle proteine adsorbite dopo 2 secondi, sulla struttura porosa di una resina a scambio ionico in una colonna di scambio ionico. Il grafico a colori indica la concentrazione (rosso scuro = 7 moli/m3 e blu scuro = 0).
L'immagine corrispondente illustra la concentrazione superficiale di una delle proteine adsorbite dopo 2 secondi, sulla struttura porosa di una resina a scambio ionico in una colonna di scambio ionico. Il grafico a colori indica la concentrazione (rosso scuro = 7 moli/m3 e blu scuro = 0).
Nuovo tutorial: Multicomponent Tubular Reactor
Questo tutorial illustra come utilizzare le interfacce Chemistry e Transport of Diluted Species per modellare e studiare la complessa cinetica di reazione e il trasferimento di massa multicomponente. Studia una reazione esotermica irreversibile in un reattore tubolare (fase liquida, regime di flusso laminare). Per mantenere bassa la temperatura, il reattore utilizza una camicia di raffreddamento con un liquido refrigerante a temperatura costante.
Distribuzione di un reagente e del prodotto in un reattore tubolare multicomponente con camicia di raffreddamento.
Distribuzione di un reagente e del prodotto in un reattore tubolare multicomponente con camicia di raffreddamento.