化學(xué)反應(yīng)工程的案例
化學(xué)反應(yīng)工程及理想流動反應(yīng)器PPT
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4月23-26日 北京 | Fluent燃燒及化學(xué)反應(yīng)流計(jì)算理論與工程應(yīng)用專題
一、專題目標(biāo)：
通過理論與工程實(shí)例相結(jié)合的方式進(jìn)行講解，掌握利用Fluent軟件對工程中的組分?jǐn)U散、化學(xué)反應(yīng)、燃燒等物理現(xiàn)象進(jìn)行建模與仿真計(jì)算
二、工程案例：12個工程案例
三、典型問題：組分?jǐn)U散、體積反應(yīng)、燃燒、表面反應(yīng)、多相反應(yīng)、污染物預(yù)測。
四、知 識 點(diǎn)：組分輸運(yùn)模型、燃燒模型的選擇及參數(shù)設(shè)置、污染物模型參數(shù)設(shè)置。
化學(xué)反應(yīng)工程第四章均相理想流動反應(yīng)器
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化學(xué)反應(yīng)工程第四章均相理想流動反應(yīng)器
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VisualDOC工程應(yīng)用[2]——化學(xué)汽相沉積反應(yīng)器的優(yōu)化
化學(xué)汽相沉積反應(yīng)器的優(yōu)化
采用VisualDOC和CFDRC軟件尋找最優(yōu)的反應(yīng)器形狀，使其汽相沉積層盡可能與薄層隔板一致，且盡可能達(dá)到預(yù)定的厚度
優(yōu)化后的形狀 H2質(zhì)量百分比云圖
薄層隔板上的Si沉積曲線
VisualDOC用于優(yōu)化反應(yīng)器形狀，以得到更薄的均衡沉積層直至預(yù)定目標(biāo)厚度。
Fluent-化學(xué)反應(yīng)-1 預(yù)混氣體（甲烷空氣）化學(xué)反應(yīng)的數(shù)值模擬
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Fluent專家-化學(xué)反應(yīng)-1
預(yù)混氣體（甲烷空氣）化學(xué)反應(yīng)的數(shù)值模擬
案例簡介
本案例涉及空氣與甲烷的反應(yīng)，空氣入口速度8m/s，入口直徑1mm，甲烷的入口速度為4m/s，兩個入口間距3mm，水平直管段長度為15mm，寬為0.5mm，幾何模型如下圖所示。
視頻播放地址：http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c10173
有限速率化學(xué)反應(yīng)模型-預(yù)混氣體燃燒化學(xué)反應(yīng) ￥9.9
有限速率化學(xué)反應(yīng)模型-預(yù)混氣體燃燒化學(xué)反應(yīng) 包括網(wǎng)格 msh cas 和dat
fluent-化學(xué)反應(yīng)-案例1-預(yù)混氣體（甲烷空氣）化學(xué)反應(yīng)的數(shù)值模擬
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fluent-化學(xué)反應(yīng)-案例1-預(yù)混氣體（甲烷空氣）化學(xué)反應(yīng)的數(shù)值模擬
案例簡介
本案例涉及空氣與甲烷的反應(yīng)，空氣入口速度8m/s，入口直徑1mm，甲烷的入口速度為4m/s，兩個入口間距3mm，水平直管段長度為15mm，寬為0.5mm，幾何模型如下圖所示。
知識點(diǎn)：化學(xué)反應(yīng)、渦耗散模型、甲烷空氣混合物模型、燃燒、繪制xy plots曲線等
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展開 【9月4日-9月7日 北京】Fluent燃燒及化學(xué)反應(yīng)流計(jì)算理論與工程應(yīng)用專題
一、給方法解決以下關(guān)鍵問題：
1、仿真分析結(jié)果主要在于經(jīng)驗(yàn)積累，12年以上工程應(yīng)用專家?guī)愦鹨山饣?2、有效掌握Fluent燃燒及化學(xué)反應(yīng)流計(jì)算理論與工程方法+實(shí)操模型訓(xùn)練
3、所有實(shí)例緊緊圍繞Fluent燃燒及化學(xué)反應(yīng)流計(jì)算理論與工程為核心目標(biāo)，進(jìn)行實(shí)操模擬訓(xùn)練
二、18個實(shí)例模型貼近工程實(shí)戰(zhàn)操作：
實(shí)例01：煙道氣擴(kuò)散過程計(jì)算
實(shí)例02：氣體燃燒室燃燒計(jì)算
實(shí)例03：使用zimont完全預(yù)混模型模擬燃燒
實(shí)例04：煤粉燃燒模擬
實(shí)例05：同軸燃燒室部分燃燒模擬
實(shí)例06：PDF燃燒模擬
實(shí)例07：化學(xué)氣相沉積（CVD）過程仿真計(jì)算
實(shí)例08：甲烷催化燃燒模擬計(jì)算
實(shí)例09：SNCR脫硝過程模擬計(jì)算
實(shí)例10：內(nèi)燃機(jī)液滴燃燒模擬
實(shí)例11：焦炭多步反應(yīng)過程模擬
實(shí)例12：煤粉顆粒燃燒
實(shí)例13：霧化噴嘴噴霧過程模擬
實(shí)例14：真空輻射模擬
實(shí)例15：玻璃房采暖過程模擬
實(shí)例16：燃燒模型+輻射模型聯(lián)合模擬
實(shí)例17：用Moss-Brookes方法模擬煙灰生成模擬
實(shí)例18：氣體燃燒爐內(nèi)污染物形成模擬計(jì)算
三、本質(zhì)問題與差異化：
1、工程案例積累：專注CAE仿真計(jì)算，有大量的工程案例
2、關(guān)注計(jì)算結(jié)果：把仿真分析結(jié)果運(yùn)用到產(chǎn)品中是核心理念
3、師資與專屬權(quán)：7000+多學(xué)員反饋、提煉的精選內(nèi)容與實(shí)例，形成版權(quán)課程體系
4、問題響應(yīng)參與：自主師資與合伙人模式，可直接對接客戶問題，即時做出響應(yīng)
5、效果保障措施：所有學(xué)員提供高配筆記本、模型、電子資料、操作軟件
四、增值服務(wù)：
持本人學(xué)生證或教師證享有9折優(yōu)惠；
一個單位同時報(bào)名2人享有9折優(yōu)惠；
一個單位同時報(bào)名3人以上（含）享有8.5折優(yōu)惠
展開 在 COMSOL 中分析管式反應(yīng)器
管式反應(yīng)器是化工行業(yè)中經(jīng)常使用的一種設(shè)備，用于幫助進(jìn)行連續(xù)大規(guī)模的生產(chǎn)。通過模擬管式反應(yīng)器的解離過程，可以對這些設(shè)備進(jìn)行準(zhǔn)確分析。在這篇文章中，我們通過對反應(yīng)器等溫和非等溫情況下的模擬研究的比較，展示了 COMSOL 化學(xué)反應(yīng)工程模塊的許多有用功能。您也可以在自己的仿真中使用這些功能。
管式反應(yīng)器：化學(xué)工業(yè)中的一種常見設(shè)備
如果你觀察過管式反應(yīng)器的內(nèi)部，就會發(fā)現(xiàn)反應(yīng)物在高速流動并不斷進(jìn)行反應(yīng)。這些反應(yīng)物在管道內(nèi)移動的過程中被轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品。由于生產(chǎn)過程是連續(xù)的，這些設(shè)備通常可以有效地幫助化學(xué)和石油工業(yè)進(jìn)行規(guī)模生產(chǎn)。
此外，管式反應(yīng)器還被用在其他領(lǐng)域應(yīng)用中，如發(fā)電廠和發(fā)動機(jī)的焚燒工藝中的廢氣處理。這種類型的反應(yīng)器甚至可以用作藥物的提純，生產(chǎn)出價格更低的藥品。
一個管式反應(yīng)器模型
為了設(shè)計(jì)出能有效地生產(chǎn)出盡可能多的產(chǎn)品的管式反應(yīng)器，我們可以選擇多物理場仿真進(jìn)行分析。本文，我們將使用 COMSOL Multiphysics 多物理場仿真軟件建立一個精確的反應(yīng)器模型來研究氣相解離過程。在下一節(jié)，我們將分享一個用化學(xué)反應(yīng)工程模塊建模的例子。示例中用來求解這個模型的許多關(guān)鍵技術(shù)都可以應(yīng)用在其他化學(xué)反應(yīng)工程模擬中。
模擬解離過程
我們從一個旋轉(zhuǎn)對稱的模型開始對管式反應(yīng)器進(jìn)行分析。由于反應(yīng)器的形狀規(guī)則，因此模型使用了一個映射或結(jié)構(gòu)化的網(wǎng)格。模型中使用了層流 和濃物質(zhì)傳遞 接口，并設(shè)置了相關(guān)邊界條件。
使用這個模型我們能夠重點(diǎn)研究氣相解離過程。在這個過程中，A 物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)并形成產(chǎn)物 B。每 1 摩爾 A 反應(yīng)后會產(chǎn)生 2 摩爾 B，使混合氣體的體積發(fā)生膨脹。由于密度的變化，當(dāng)混合物在反應(yīng)器中移動時，氣體的速度會增加，這種情況我們可以用可壓縮的納維-斯托克斯方程來模擬。
展開 談?wù)動袡C(jī)化學(xué)反應(yīng)的基本類型
今天的話題是盤點(diǎn)一下有機(jī)反應(yīng)的基本類型和部分的反應(yīng)機(jī)理。筆者知識能力有限，第一次在貴論壇寫文章，還請各位大牛指正小弟。
有機(jī)反應(yīng)主要分為【1】自由基反應(yīng)；【2】離子型反應(yīng)；【3】協(xié)同反應(yīng)，這三種基本反應(yīng)類型。這每大塊如果要講得清清楚楚的話，文章篇幅那就會飚到萬字論文級的了，因此筆者只在此做簡要介紹。可以先看看下圖的Mind Map，筆者下文的思路就按照這個來。
初中我們判斷一個反應(yīng)的原則是有沒有新物質(zhì)生成，高中更進(jìn)一步，有沒有舊化學(xué)鍵的斷裂和新化學(xué)鍵的生成。有機(jī)物一般是C、H、N、O等原子通過共價鍵連接的。共價鍵如何斷裂和有機(jī)反應(yīng)類型息息相關(guān)。
【自由基反應(yīng)】
上文提到的自由基反應(yīng)和均裂反應(yīng)有關(guān)，均裂反應(yīng)是指:共價鍵斷裂時原成鍵的一對電子平均分給2個原子或基團(tuán)，共用電子對各取一半形成了自由基。比如甲烷和氯 氣在光照下的反應(yīng)是一種自由基取代反應(yīng)。
【自由基取代反應(yīng)】
這里不妨用甲烷和氯 氣的反應(yīng)舉例，談?wù)勛杂苫〈?em>反應(yīng)機(jī)理，自由基取代反應(yīng)是一種鏈?zhǔn)?em>反應(yīng)分為鏈引發(fā)、鏈增長、鏈終止三個階段。在光照條件下，一當(dāng)量的氯 氣分子發(fā)生均裂反應(yīng)，形成了2個氯自由基，此過程稱為鏈引發(fā)階段；氯自由基電負(fù)性大，反應(yīng)活性高，結(jié)合甲烷的氫原子生成氯化氫和碳碳自由基，碳自由基繼續(xù)和氯分子反應(yīng)，繼續(xù)生成高活性的氯自由基和產(chǎn)物氯甲烷，此過程得到了氯取代產(chǎn)物，同時也生成了能夠繼續(xù)反應(yīng)的氯自由基，這過程為鏈增長階段。最后氯自由基結(jié)合成氯分子不在為非作歹，其他自由基也嫁雞隨雞嫁狗隨狗變成了穩(wěn)定分子，沒有新的自由基產(chǎn)生，達(dá)到鏈終止階段。
展開 
如何試一個新的化學(xué)反應(yīng)？
(對于成熟的反應(yīng)，在保證安全和遵守實(shí)驗(yàn)室規(guī)定的前提下，可以晚上回流， 第二天早上處理反應(yīng)，這樣可以節(jié)約時間）
? 攪拌、加料速度和溫度這些參數(shù)都是可以控制的！
? 將顏色變化、溶液狀態(tài)、TLC、純化條件以及詳細(xì)的反應(yīng)流程都應(yīng)寫到實(shí)驗(yàn)記錄本上。
? 如果在實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)問題， 首先要想想是不是實(shí)驗(yàn)技術(shù)上有問題，把避免這些問題的想法記錄下來。
? 嘗試鑒別出反應(yīng)生成的每一個產(chǎn)物（用核磁共振譜）。
? 拿到產(chǎn)物，試著將產(chǎn)品放置一段時間， 觀察其對酸敏感性（硅膠板上分解或?qū)DCl3 有交換），揮發(fā)性（高真空是否揮發(fā)），熱穩(wěn)定性（放在實(shí)驗(yàn)臺上或核磁共振管中是否有變化）。
? “永遠(yuǎn)不要說‘我試了一次， 做不出來’” -諾貝爾化學(xué)獎得主歐內(nèi)斯特· 盧瑟福（ Never say, "I tried it once and it did not work."——Ernest Rutherfor）
三、實(shí)施步驟
1. 決定反應(yīng)規(guī)模
i. 做一個全新的反應(yīng)時， 如果反應(yīng)物足夠， 最好從 1 mmol 開始。 如果反應(yīng)物很珍貴， 可以把它分成3-4 份。 要是你覺得小量反應(yīng)沒有困難， 10mg 通常是最好用的選擇。
ii. 如果以前做過這個反應(yīng)， 你可以選擇做一個更大規(guī)模的反應(yīng)。 不過， 最好不要超過原來實(shí)驗(yàn)規(guī)模的 3-4 倍， 以防止反應(yīng)的效率降低。
iii. 如果你需要很多產(chǎn)物， 對相似的操作流程比較熟練，或者覺得比較有把握（如根據(jù)文獻(xiàn)） ， 你可以從 1g 甚至 5g 反應(yīng)物做起。
2. 算出你要用的反應(yīng)物和試劑的量。
3. 訂購化學(xué)藥品，查出必要時要采取的純化方法。
4.
展開 均相化學(xué)反應(yīng)器.
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均相化學(xué)反應(yīng)器PPT
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曾經(jīng)不被認(rèn)可的化學(xué)反應(yīng)
科學(xué)畫報(bào)2012第8期刊登了陳悅的文章：“曾經(jīng)不被認(rèn)可的化學(xué)反應(yīng)”，介紹了曾經(jīng)受到排斥、冷遇、否定而最終被證明是正確的，獲得接受和認(rèn)可的五種化學(xué)發(fā)現(xiàn)：
(1)1984年以色列化學(xué)家達(dá)尼埃爾·謝赫特曼宣布發(fā)現(xiàn)了原子對稱的“準(zhǔn)晶體”結(jié)構(gòu)。
(2)20世紀(jì)50年代前蘇聯(lián)生物學(xué)家貝洛索夫發(fā)現(xiàn)的，1967年被認(rèn)可的可以朝兩個相反方向進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)——化學(xué)鐘擺（貝洛索夫—扎鮑廷斯基反應(yīng)）。
(3)20世紀(jì)70年代蘇聯(lián)化學(xué)家葛丹斯基發(fā)現(xiàn)的“隧穿效應(yīng)”（參與化學(xué)反應(yīng)的粒子在它們的能量看起來還不足以完成反應(yīng)時，在接近0k(4k)的溫度下，可以穿越能量勢壘，完成的反應(yīng)）。
(4)惰性氣體也能進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)---強(qiáng)制反應(yīng)。
1963年，英國化學(xué)家發(fā)現(xiàn)六氟化鉑可以和氙化合生成六氟合鉑酸氙，2000年芬蘭科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了氟氬化氫，德國化學(xué)家發(fā)現(xiàn)氙和金的合成物。
（六氟化鉑（左）與六氟合鉑酸氙（右））
(5)三個原子間可以形成化學(xué)鍵。
20世紀(jì)40年代，美國化學(xué)家發(fā)現(xiàn)碳正離子，在它的形成過程中可形成三原子化學(xué)鍵。
80年代，美國化學(xué)家奧拉分離出存在時間相對較長的碳正離子，且用實(shí)驗(yàn)證明了三原子非經(jīng)典化學(xué)鍵的存在。
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