COMSOL Announces Chemical Reaction Engineering Module

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Das Chemical Reaction Engineering Modul macht die Simulation von
Reaktionssystemen zu einer einfachen Angelegenheit. Mit seiner integrierten CAPEOPEN Unterstützung können Anwender thermodynamische Kennwerte auch aus
anderen Softwareprodukten in ihre COMSOL-Simulation einbinden. Das Bild zeigt die
Ergebnisse der Simulation eines Hydroalkylationsprozesses in einem Membranreaktor.
COMSOL kündigt
Chemical Reaction Engineering Modul an
Neues Modul für COMSOL Multiphysics bietet einheitliche Benutzeroberfläche für Modellierung
und Simulation von Reaktionssystemen und -prozessen.
Göttingen (26. August 2010)— Wie die COMSOL AB, der Entwickler der branchenführenden
COMSOL Multiphysics Simulationsumgebung, bereits im Juni bekannt gab, ist das neue Chemical
Reaction Engineering Modul ab sofort verfügbar. Das neue Modul baut auf der COMSOL-Plattform
auf und schafft so eine einheitliche Umgebung, innerhalb derer Ingenieure und Wissenschaftler
präzise Materialtransportstudien und Untersuchungen von chemischen Reaktionen einer Vielzahl
chemischer Stoffe unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen durchführen können. Von
Mikroreaktoren in der Biotechnologie bis hin zu Prozesseinheiten bei chemischen Verfahren können
die Anwender die unterschiedlichsten Reaktionssysteme simulieren und so bereits zu einem frühen
Zeitpunkt im Entwicklungsprozess wichtige Erkenntnisse gewinnen. Sowohl für Produkte als auch
für Prozesse ergeben sich dadurch kosteneffektivere und effizientere Entwicklungszyklen.
“Das Chemical Reaction Engineering Modul kann für sehr viele Produkt- und Prozessanwendungen
eingesetzt werden”, sagte Henrik von Schenk, Chemical Engineering Product Manager bei
COMSOL. “Vor allem bei der Auslegung von Sensoren für Analyseinstrumente sowie bei der
Entwicklung von Katalysatoren und Filtern für Abgassysteme von Fahrzeugen leistet das Modul
sehr gute Dienste. Das Chemical Reaction Engineering Modul wird insbesondere bei der Produktund Prozessentwicklung in der Verbrauchsgüterindustrie, der Fein- und Spezialchemie, der Pharmaund der Grundchemikalienindustrie von großem Wert sein.”
Das Chemical Reaction Engineering Modul vereint die Funktionalität zweier Vorgängermodule
(Chemical Engineering Modul und Reaction Engineering Modul) und nutzt die neue überarbeitete
Architektur der Version 4 von COMSOL, um wichtige neue Funktionalitäten bereitzustellen und die
Benutzerfreundlichkeit zu garantieren. Mit dem neuen Modul können Ingenieure und
Wissenschaftler unter kontrollierten Bedingungen ideal durchmischter Systeme chemische
Reaktionen in Laborstudien untersuchen. Da der Anwender in einer einheitlichen und komfortablen
Oberfläche direkt auf die Reaktionen zugreifen kann, ist er in der Lage, den Einfluss
unterschiedlichster Konzentrations- und Temperaturvariationen unter realen Betriebsbedingungen
zu untersuchen.
“Unsere Kunden profitieren davon, dass wir unsere hochentwickelten Fähigkeiten in der
chemischen Verfahrenstechnik zu einer einheitlichen Universallösung mit einer allumfassenden und
komfortablen Arbeitsumgebung vereint haben”, sagte von Schenk. “Produktivität und
Anwenderfreundlichkeit haben dank des neuen Arbeitsablaufes einen großen Schritt nach vorne
gemacht, vor allem durch die Möglichkeit, Reaktionen sowie Masse- und Energietransport
innerhalb einer einzigen Simulation zu steuern.”
Individuelle Benutzeroberfläche für chemische Reaktionen, Masse- und Energietransport sowie
die Durchströmung poröser Medien
Die komfortable und anpassbare Benutzeroberfläche des Chemical Reaction Engineering Moduls
zur Definition von chemischen Reaktionen, Masse- und Energietransport und der Durchströmung
poröser Medien unterstützt den Anwender bei der genauen Simulation von Reaktionssystemen.
Durch die vollständige Integration in die COMSOL Multiphysics Modellkonfiguration kann der
Anwender mit dem Chemical Reaction Interface problemlos chemische Reaktionsformeln editieren.
Die Software berechnet dann automatisch die Reaktionskinetik und definiert die Massen- und
Energiebilanzen. Ist dies erfolgt, stehen die resultierenden Bilanzen bereit für die Verwendung in
Reaktormodellen für ideal durchmischte Systeme von Batch- und Semi-Batch-Reaktoren,
kontinuierlichen, idealen Rührkesseln (CSTR) und idealen Rohrreaktoren (PFR).
Dieses Bild wurde mit dem Chemical Reaction Engineering Modul erzeugt und
zeigt die Entfernung von CaCO3 (Kalk) von Heizelementen in einem Boiler.
Der Wechsel von kleineren und weniger rechenintensiven Simulationen von Reaktormodellen
idealer Durchmischung auf große Simulationen von zeit- und raumabhängigen Modellen ist für die
Anwender ein einfacher Schritt.
“Das Chemical Reaction Engineering Modul hilft dabei, schnell intelligente Designentscheidungen
zu treffen, indem das ideale Reaktormodell mit detaillierten raum- und zeitabhängigen Simulationen
verglichen wird”, erläutert von Schenk. “Zu Beginn laufen die Simulationen auf einem einfachen
Level, was die Beurteilung der chemischen Vorgänge eines Systems sowie das Bestimmen der
Reaktionszeiträume, der Temperaturen und der idealen Betriebsbedingungen erleichtert. Danach
kann dasselbe Modell für vollständige, dreidimensionale Simulationen verwendet werden, um
Prozesse und Reaktionen unter realen Bedingungen zu untersuchen und zu optimieren.”
Das Chemical Reaction Engineering Modul bietet Eingabemasken für verschiedene Formen des
Massetransports wie Diffusion, Konvektion und Migration in verdünnten und konzentrierten
Lösungen. Außerdem lässt sich der Transport in freien und porösen Medien beschreiben. Basierend
auf den grundsätzlichen physikalischen Effekten, die in COMSOL als Standardapplikationen zur
Verfügung stehen, können in der Simulation ebenso laminare Strömung und Wärmeübertragung
berücksichtigt werden. Unabhängig von den berücksichtigten physikalischen Effekten ist der
Modellaufbau sehr schnell durchzuführen und folgt immer den gleichen intuitiven Arbeitsabläufen.
Der Anwender kann chemische Reaktionen und Spezies hinzufügen oder entfernen,
Reaktionsmechanismen spontan ändern und mehrere Untersuchungen mit unterschiedlichen
chemischen Eigenschaften und verschiedenen Betriebsbedingungen in einem Modell durchführen.
Import von thermodynamischen Kennwerten
Das Chemical Reaction Engineering Modul ist kompatibel zu den CAPE-OPEN-Standards für die
Modellierung, Simulation und Auslegung von Verfahren chemischer Prozesse. Darüber hinaus kann
das Modul CHEMKIN®-Dateien lesen, welche komplette Reaktionssysteme definieren,
einschließlich physikalischer und thermodynamischer Kennwerte für Verbrennung,
Atmosphärenchemie und andere Reaktionssysteme in der Gasphase.
Mit der im Chemical Reaction Engineering Modul integrierten CAPE-OPEN-Eingabemaske
können Anwender außerdem Komponenten aus anderen Softwareprodukten in ihre COMSOL-
Simulationen einbinden. Ein integrierter CAPE-OPEN Browser erleichtert das Auffinden und
Auswählen thermodynamischer und physikalischer Kennwertinformationen in externen
Kennwertdatenpaketen. Diese flexible Kombination aus offener Programmarchitektur und
Anwenderfreundlichkeit ermöglicht eine zuverlässige Beschreibung von Eigenschaften wie
Viskosität, Dichte, Wärmekapazität und anderen thermodynamischen Eigenschaften von Gasen und
Flüssigkeiten.
Die wichtigsten Eigenschaften des Chemical Reaction Engineering Moduls
 Automatische Generierung von Reaktionskinetik, Massen- und Energiebilanzen von
chemischen Reaktionsformeln
 Ermöglicht Kombinationen von Reaktormodellen bei ideal durchmischten Systemen mit
zeit- und raumabhängigen Beschreibungen in einem Modell
 Umfassende Applikationen zur Simulation von Massetransport durch Diffusion, Konvektion
und Migration in verdünnten und konzentrierten Lösungen sowie in freien und porösen
Medien
 Untersuchung unterschiedlicher chemischer Vorgänge und Betriebsbedingungen durch
Hinzufügen oder Entfernen von Reaktionen, chemischer Stoffe und Massetransporteffekten
in verschiedenen Studien in einem einzigen Modell
 Vordefinierte chemische Reaktortypen wie Batch- und Semi-Batch-Reaktoren,
kontinuierliche, ideale Rührkessel (CSTR) und ideale Rohrreaktoren (PFR) für
kontinuierliche und variable Volumensimulationen
 Anwenderspezifische Funktionen und Formulierungen zur Definition beliebiger
Reaktionskinetik und Beschreibung physikalischer Eigenschaften als Funktion der
Zusammensetzung und Temperatur
 CAPE-OPEN-Schnittstelle zur schnellen Berechnung von thermodynamischen und
physikalischen Eigenschaften durch Kombination mit Simulationssoftware von
Drittanbietern in der chemischen Verfahrenstechnik
 CHEMKIN-Datenimport für Verbrennung, Atmosphärenchemie und andere
Reaktionssysteme in der Gasphase
Verfügbarkeit
Das Chemical Reaction Engineering Modul ist seit dem 28. Juni, 2010 direkt bei COMSOL und
über das globale Distributoren-Netzwerk des Unternehmens verfügbar. Es ist für die
Betriebssysteme Windows, Linux und Macintosh ausgelegt.
Anwender des Chemical Engineering Moduls mit einer Lizenz unter Wartung erhalten ein
einmaliges kostenloses Upgrade auf das Chemical Reaction Engineering und das CFD Modul.
Weitere Informationen über das neue Chemical Reaction Engineering Modul, COMSOL
Multiphysics Version 4.0a und dazugehörige Produkte sind unter www.comsol.de verfügbar.
Über COMSOL Multiphysics
COMSOL Multiphysics ist eine Software-Entwicklungsumgebung für die Modellierung und
Simulation physikalisch-basierter Systeme. Ihre besondere Stärke ist ihre Eigenschaft, gekoppelte
Phänomene zu berechnen. Optional verfügbare Module bieten anwendungsspezifische Tools für
Akustik, Batterie- und Brennstoffzellensysteme, chemische Verfahrenstechnik, Geowissenschaften,
Elektromagnetik, Strömungsdynamik, Wärmetransport, Mikrosystemtechnik, Plasma und
Strukturmechanik.
Über COMSOL
COMSOL wurde 1986 in Stockholm (Schweden) gegründet und ist mittlerweile ein international
agierendes Unternehmen mit Niederlassungen in den Beneluxstaaten, Dänemark, Finnland,
Frankreich, Deutschland, Indien, Italien, Norwegen, Schweiz, Großbritannien und den USA. Dort
ist das Unternehmen mit Büros in Burlington (Massachusetts), Los Angeles und Palo Alto
(Kalifornien) vertreten. Weitere Information über COMSOL finden Sie unter unter www.comsol.de.
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