| 我们知道，物质的受热分解在化学中很常见，例如铵盐的受热分解，硝酸盐的受热分解，还有一些有机物的分解等等。在我们的生活中，也经常会发生以下情况：酒精，双氧水，醋等如果开口放置一段时间就会变少，由于它们挥发至空气中，从而质量减少。还有一些物质在受热的时候会发生分解，例如，蒸馒头在和面时往里边加入小苏打，之后放到较温暖的地方等面团发酵，这个过程中小苏打会发生分解，生成二氧化碳，这也就是为什么我们吃到的馒头会很蓬松的原因了。此外，以前有一种成分是碳酸氢氨的氨肥，使用它后经常要用土将其掩埋，否则还未等植物完全吸收它可能就已经分解完了，这样也是一种浪费，同时造成很大的经济损失，这样会在一定程度上使它的使用率降低。 要分析物质分解过程产生的一些变化情况，可以通过仿真的手段来进行分析，在这里，我们今天主要是要利用COMSOL软件来模拟一个简单的热分解反应过程，从而得到此过程中物质发生的变化，例如流体的流速、物质的浓度、反应器中的温度分布情况等。 该反应在下图中的反应器中进行的，含有反应物的流体从左侧入口进入反应器，流经一段... |
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| 渗析是化工中通过一层薄膜将物质进行分离的过程，由于物质在薄膜两侧存在浓度差，使其通过薄膜进行分离。在我们的日常生活中，也有很多类似的例子，比如，我们用筛子可以将不同尺寸的物质进行分离开来，较大尺寸的物质留在一侧，较小尺寸的物质过筛后到另外一侧，这里的筛子作用就与以上渗析中的薄膜相同。还有一些物质由于具有不同的性质也可以通过薄膜的选择透过性而分离，例如，我们人体内的细胞膜，或肠胃的粘膜，也具有这个功能，它会选择其中有用的且尺寸较小的物质通过，进入膜内部从而将其吸收或转化，这也是新陈代谢的一个过程。 在利用COMSOL软件进行仿真的过程中，我们知道软件有很多优势，例如：操作简单方便、对用户透明、可以进行二次开发等等。具体在此案例中，能体现出COMSOL优势的地方，主要表现为以下五点：1、此例中只有一种物质，但是有三个区域，物质在区域中的质量运移方程分别不同，在软件中表现为可以在不同区域分别设定方程2、可以在软件中通过边界条件联... |
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| 我们知道，汽车在运动过程中会产生大量的尾气，里面含有很多的有毒有害物质，比较显著的就是氮氧化物，氮氧化物在空气中含量过高，会导致酸雨，光化学烟雾等一些列环境问题，所以处理氮氧化物以减少其排放量显得尤为重要，现在采用的方法是在汽车的排气管中安装一个反应器，其内部装有催化剂，这样可以显著减少氮氧化物的排放量，达到减少污染的目的。在这个过程中，还原剂氨气与一氧化氮的含量存在一个最佳配比，并且随着反应时间的延长催化剂可能会发生变化而失去活性，并且失活部分的空间位置是未知的，还有一氧化氮在排出时的含量值为多少也是未知的，针对以上这些问题，我们可以通过COMSOL软件来进行仿真模拟。通过COMSOL软件进行模拟时，首先分析此问题，对于一氧化氮的还原反应，这是一个化学问题，我们首先要在软件中建立一个化学反应模型，为以后的分析多场耦合过程奠定基础，之后选择模型，下图中左上图即反应器图，反应器是有很多个均匀分布的通道组成，反应气体从左侧入口进入，经过填充好催化剂的床层被还原后从右侧出口流出，反应器的截面为一个圆面，由于其对称性，可以将此模型简化为途中标红的八分之一个圆，也就是右下图，所以此模型是一个三维... |
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| 之前提过，热传递的方式主要有三种——传导、对流和辐射，在前一篇博客里描述了关于传导和对流的一个案例，现在要讲的是关于辐射的一个案例。理论上说，一切高于绝对零度的物体都能产生热辐射，温度越高，辐射出的总能量就越大，并且它有一个很大的特点是可以在真空中传播，即不需要任何介质。在我们的生活中，热辐射的例子有很多，比如微波炉加热，家庭用的烤火炉，太阳辐射等。针对这些现实中的问题，很多时候我们需要知道在辐射过程中发生的一些物理变化情况，下面，我们利用COMSOL软件对此进行模拟。 如下图所示，此模型中的几何体形状如下，它是由三个矩形（长度分别为3m，4m，5m）组成的一个三角形空腔，在软件中选择2D模型，由于它与时间无关，所以是一个稳态问题，模型中选用的物理场为固体热传递中的面对面辐射。画出以下的几何结构后，在固体传热的物理接口下药设定一些条件，具体为：结构中空腔处表面的辐射系数分别为ε1=0.4，ε2=0.6，ε3=0.8，边界条件的设定分别为：在底部矩形的下面边界处温度为T=300K，垂直矩形的右边界热通量为q2=2000W/m2,倾斜矩形的上边... |
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| 热传递，顾名思义，就是热量的传递，指热从高温物体传递到低温物体或者从物体的高温部分传递到低温部分的过程，它是一种普遍存在的现象。只要存在温度差，就会有热传递发生，直到温度相等为止。在我们的生活中，存在很多热传递的例子，如烧水炒菜，供暖系统，微波炉等等，都是很常见的，热传递有三种方式，分别为传导、对流、和辐射，以上三个例子分别对应的就是这三种传热方式。同时，还有很多微小的器件，在工作过程中也会发生传热，我们可以利用COMSOL软件来对传热过程进行仿真模拟，这更有利于引导人们更进一步的认识传热过程中的温度变化情况，具有很大的现实意义，下面我们通过一个具体的案例来说明一下热传递中的传导和对流问题。 下图左图是一个微机电系统的不锈钢传热结构，在生物技术和微反应器的芯片中存在，不锈钢结构中存在双层孔道，上层通道通过冷流体，下层通道通过热流体，由于温度不同，在不锈钢中会发生热传导，同时，流体流动过程中也会通过对流传热。由于此模型是由大量相同的结构构成，我们可以取中间的一个小区域进行分析，如下图的右图所示。它是一个三维模型，流体在通道中以层流的方式流动，... |
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| 我们知道，物质的受热分解在化学中乃至我们的日常生活中都很常见，例如铵盐的受热分解，硝酸盐的受热分解，还有一些有机物的分解等等。我们要分析物质分解过程产生的一些变化情况，可以通过仿真的手段来进行分析，在这里，我们今天主要是要利用COMSOL软件来模拟一个简单的热分解反应过程，从而得到此过程中物质发生的变化，例如流体的流速、物质的浓度、反应器中的温度分布情况等。 该反应在下图中的反应器中进行的，含有反应物的流体从左侧入口进入反应器，流经一段距离后底部会经过一个阶梯，之后再反应器中内置一个圆柱体热源，最后从右侧出口流出。对于以上的三维模型，我们可以进行简化处理，由于流体在y轴方向上的分布情况是一定的，所以可以将模型简化为二维模型，对应的在软件中的操作即选择2D模型。如下图所示。 以下要进行物理场的选择，首先分析问题，在此问题中涉及到了三个物理场，分别为：流体流动、质量运移和热传导。流体的流动方式我们选用的是层流运动，这主要是根据雷诺数计算得到的；热传导主要包括固体传热、流体传热、多孔介质传热和生物热四... |
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| 今天学习了化工分离过程中的渗析案例，主要讲的是利用一个薄膜进行物质的分离，从而得到要分离的物质在薄膜两侧及薄膜中的浓度分布情况。如下图所示，模型由大量的中空纤维组成，此图中只显示了一根中空纤维及它的内外部分，在纤维内部，流动的液体即含有较高污染物质的溶液，在纤维外部，流动的液体为接收液，其流动方向与内部溶液的方向一致，可以将此模型简化为下图中的右图形式，它的中间是一个薄膜，左侧为含有污染物质的溶液，右侧为接收污染物质的溶液，其浓度很低，这样，污染物质由于在薄膜两侧存在浓度差从而会发生扩散，通过薄膜进入到另一侧溶液中。薄膜分离的原理很简单，利用物质在薄膜两侧的浓度差，使其易于通过薄膜，从而扩散到另一侧，如果是两种物质的分离，在分离过程中，由于两种物质的分子尺寸和溶解度有关导致它们的扩散率不同，所以使其中一种物质易于扩散到另一侧，而另一种物质停留在原来的一侧，从而从原物质中分离开。例如胶体中一些易溶于水的盐类，可以将整体放入薄膜中在浸入水中，从而使盐从胶体溶液中分离出来。我们需要去除的组分为渗析组分，去除渗析组分的料液称为渗析液，接纳渗析组分... |
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DennisereSwobe
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