傳質過程的案例
CFDPro熱管仿真 | 模擬熱管內部流動及傳熱傳質過程，優化熱傳輸性能
wx_fmt=png&from=appmsg"></p><p class="ql-align-center"><strong>微槽道熱管</strong></p><p><strong>典型應用案例</strong></p><p>■ <strong>航天器熱管相變冷卻</strong></p><p>熱管相變傳熱的物理過程復雜，涉及兩相流動、換熱、傳質等現象，為時間與空間多尺度兩相流形態。軟件采用高效的Lee模型進行蒸發、冷凝現象的計算，多相流模型采用均相模型，可以模擬相變熱管的熱傳遞全過程。</p><p class="ql-align-center"><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DiatVJSFZEtQfibx9PDTxr9JaU6DnrhCI4MWq59ibNsWbnQuclQicuuRfHkgSehP2Ay4rTIIU1NtQiaPexWl8kO55Vg/640?wx_fmt=png&from=appmsg"></p><p><br></p><p>■ <strong>蒸發器部件仿真中的應用</strong></p><p>軟件通過模擬蒸發器內的毛細壓力模型和沸騰模型，分析了蒸發器在不同工況下的性能表現，并驗證了冷凝器內蒸汽冷凝過程受多種因素影響，為蒸發器和冷凝器的設計和優化提供了有力支持。</p><p class="ql-align-center"><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DiatVJSFZEtRJnFFzMLhL6Pp1ro6zDXhgE9NUfu1ICtia4oNMM0C7xw38avHGxdFw00xwlRoYOGklibadukoQFJzQ/640?
展開 FLUENT多相流案例之一：基于Mixture模型的水蒸氣相變傳熱傳質過程 ￥499
最初，容器內的水(初相)的溫度接近沸點(372k)，容器底壁的中心部分的溫度為573 K，高于沸點。由于熱傳導作用，在超過飽和溫度(373K)時，近壁流體的溫度將升高。同時考慮浮力的作用，蒸汽泡會形成并上升，形成一種類似于氣泡柱的模式，蒸汽從頂部逸出，水在容器內循環。
使用UDF定義熱源，總歸需要定義三個源項
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CFDPro熱管仿真 | 模擬熱管內部流動及傳熱傳質過程，優化熱傳輸性能
專業的熱管模擬仿真模塊
HeatPipePro是專用于熱管內部流動、傳熱和傳質仿真的模塊。它能夠精確分析熱管中的吸液芯毛細驅動流動問題，揭示流體在微小通道中的流動機制；能夠有效處理吸液芯表面的兩相相變問題，準確模擬液體蒸發和氣體冷凝過程；能分析冷凝器內部壁面的冷凝問題，評估冷凝效率和冷凝液分布；能夠全面分析整個熱管回路的工作狀態，預測其在不同工作條件下的性能表現，為熱管產品的研發提供有力支持。
功能特點
采用可壓縮兩相流模型處理熱管內部壓力、溫度變化條件下的流體問題。
多孔介質模型和毛細力模型耦合使用,保證了毛細芯內兩相流動的順利進行。
沸騰冷凝相變模型可以準確描述熱管內部相變問題。
可對整個熱管系統進行仿真,通過分析不同設計參數(充液率、幾何尺寸等)計算結果,實現產品優化設計。
微槽道熱管
典型應用案例
航天器熱管相變冷卻
熱管相變傳熱的物理過程復雜，涉及兩相流動、換熱、傳質等現象，為時間與空間多尺度兩相流形態。軟件采用高效的Lee模型進行蒸發、冷凝現象的計算，多相流模型采用均相模型，可以模擬相變熱管的熱傳遞全過程。
蒸發器部件仿真中的應用
軟件通過模擬蒸發器內的毛細壓力模型和沸騰模型，分析了蒸發器在不同工況下的性能表現，并驗證了冷凝器內蒸汽冷凝過程受多種因素影響，為蒸發器和冷凝器的設計和優化提供了有力支持。
展開 基于comsol的鋰電池疊片電化學耦合熱分析 ￥3000
</p><p>該數學模型相比實際過程做出了如下假設：</p><p>1） 沒有氣相生成</p><p>2） 電解液內的傳輸過程符合濃溶液理論</p><p>3） 沒有副反應發生</p><p>4） 電荷轉移反應符合Bulter—Volmer方程</p><p>5） 電解液中離子物種的傳輸僅通過擴散與電遷移進行（即不考慮對流）</p><p>6） 電極活性物質由大小均勻的球形顆粒組成</p><p>7） 電極的體積變化忽略不計，電極具有恒定的孔隙率</p><p>8） 忽略雙電層電容的影響</p><p>9）假設集流體的電導率無限大（實際模型可考慮不添加集流體）</p><p><img src="https://img.jishulink.com/images/202205/xbVJrEStYBgq5qkko5HjhT.png"></p><p> </p><p> </p><p> </p><p>在模型中存在以下過程：</p><p>1） 正負極活性材料顆粒內部的鋰離子固相擴散過程</p><p>該過程是鋰離子在固體顆粒內部的傳質過程，利用Fick第二定律描述，傳質過程進行的快慢與固相擴散系數與固相鋰離子濃度梯度有關。</p><p>2） 正負極活性材料顆粒表面發生的電化學反應過程</p><p>與假設中一致，該過程采用Bulter—Volmer方程描述，該方程是局部電流密度與交換電流密度和過電勢之間的關系，其中，交換電流密度與固相鋰離子濃度，液相鋰離子濃度和電化學反應速率常數有關。注意：該過程非常重要，是連接電解液與電極活性材料之間的橋梁，僅發生在電解液與電極活性材料顆粒的界面（顆粒表面）上。
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基于comsol的鋰電池疊片電化學耦合熱分析 ￥2500
;quot; width=&amp;amp;amp;amp;amp;quot;554&amp;amp;amp;amp;amp;quot; data-original=&amp;amp;amp;amp;amp;quot;https://pic3.zhimg.com/v2-321180b35977e11844e7b50f818fa06a_r.jpg&amp;amp;amp;amp;amp;quot;/&amp;amp;amp;amp;amp;amp;gt;</p><p> </p><p>在模型中存在以下過程：</p><p>1） 正負極活性材料顆粒內部的鋰離子固相擴散過程</p><p>該過程是鋰離子在固體顆粒內部的傳質過程，利用Fick第二定律描述，傳質過程進行的快慢與固相擴散系數與固相鋰離子濃度梯度有關。
展開 【收藏】動圖演示多種塔設備工作原理及特點
所采用的設備叫做萃取器，有一次和多次萃取，有間隙和連續萃取過程之分，連續多次萃取采用的萃取器是一種塔式設備，稱為萃取塔。其內部結構是利用重力或機械作用使一種液體破碎成液滴，分散在另一連續液體中，進行液-液萃取。
性能特點：
萃取設備種類很多，填料萃取塔是應用最廣泛的萃取設備之一。它不僅具有結構簡單，便于制造和安裝等優點，而且由于新刮填料的開發，使填料萃取塔的處理能力大幅度提高，傳質效率有所改善;因此近年來填料萃取塔的研究和應用得到了迅速的發展。但是由子液液萃取過程兩相密度差小，連續相粘度較大、兩相軸向返混嚴重、界面現象復雜。
影響萃取過程的因素非常多，而其中很多因素尚末被充分理解。大多數可用的數據是在小吧實驗設備中測量的，通常實驗設備只有幾英寸直徑和幾英尺高。因而，所得關系式只能用干粗略的估算，設計時也應留有充分的余地”。與梢餾和吸收等氣液傳質過程相比，填料萃取塔的設計具有一些不同的特點。
四、填料吸收塔
被吸收的混合氣由塔底進入，吸收液從塔頂噴淋而下，液體與氣體在填料表面進行氣-液傳質。
填料塔是以塔內的填料作為氣液兩相間接觸構件的傳質設備。填料塔塔身是一直立式圓筒，底部裝有填料支承板，填料以亂堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安裝填料壓板，以防被上升氣流吹動。液體從塔頂經液體分布器噴淋到填料上，并沿填料表面流下。氣體從塔底送入，經氣體分布裝置(小直徑塔一般不設氣體分布裝置)分布后，與液體呈逆流連續通過填料層的空隙，在填料表面上，氣液兩相密切接觸進行傳質。填料塔屬于連續接觸式氣液傳質設備，兩相組成沿塔高連續變化，在正常操作狀態下，氣相為連續相，液相為分散相。
展開 【收藏】動畫演示多種塔設備工作原理及特點，十五分鐘看懂！
所采用的設備叫做萃取器，有一次和多次萃取，有間隙和連續萃取過程之分，連續多次萃取采用的萃取器是一種塔式設備，稱為萃取塔。其內部結構是利用重力或機械作用使一種液體破碎成液滴，分散在另一連續液體中，進行液-液萃取。
性能特點：
萃取設備種類很多，填料萃取塔是應用最廣泛的萃取設備之一。它不僅具有結構簡單，便于制造和安裝等優點，而且由于新刮填料的開發，使填料萃取塔的處理能力大幅度提高，傳質效率有所改善;因此近年來填料萃取塔的研究和應用得到了迅速的發展。但是由子液液萃取過程兩相密度差小，連續相粘度較大、兩相軸向返混嚴重、界面現象復雜。
影響萃取過程的因素非常多，而其中很多因素尚末被充分理解。大多數可用的數據是在小吧實驗設備中測量的，通常實驗設備只有幾英寸直徑和幾英尺高。因而，所得關系式只能用干粗略的估算，設計時也應留有充分的余地”。與梢餾和吸收等氣液傳質過程相比，填料萃取塔的設計具有一些不同的特點。
四、填料吸收塔
被吸收的混合氣由塔底進入，吸收液從塔頂噴淋而下，液體與氣體在填料表面進行氣-液傳質。
填料塔是以塔內的填料作為氣液兩相間接觸構件的傳質設備。填料塔塔身是一直立式圓筒，底部裝有填料支承板，填料以亂堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安裝填料壓板，以防被上升氣流吹動。液體從塔頂經液體分布器噴淋到填料上，并沿填料表面流下。氣體從塔底送入，經氣體分布裝置(小直徑塔一般不設氣體分布裝置)分布后，與液體呈逆流連續通過填料層的空隙，在填料表面上，氣液兩相密切接觸進行傳質。填料塔屬于連續接觸式氣液傳質設備，兩相組成沿塔高連續變化，在正常操作狀態下，氣相為連續相，液相為分散相。
展開 FLUENT多相流案例之二：基于VOF模型的水平薄膜沸騰仿真 ￥499
本算例采用VOF多相流模型，UDF定義初始邊界溫度分布，壁面溫度變化以及傳熱傳質過程中的源項。
2s時刻的液體體積分數云圖
UDF函數共有5個，DEFINE_ADJUST，DEFINE_INIT，以及3個DEFINE_SOURCE，僅列出一個
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FLUENT多相流案例之六：基于歐拉模型并考慮臭氧分解反應的流化床氣/固兩相流仿真 ￥99
流化床主要用于氣體/固體傳質過程，是重要的工業設備。臭氧(O3)的分解，粒子就可以作為催化劑，創造了一個合適的低溫環境傳質。本算例為仿真流化床中臭氧分解的瞬態過程。流體是臭氧和空氣的混合物，而固體是由直徑為87.75微米的沙粒組成。采用UDF定義流化過程的阻力和化學反應速率，其中流化過程的阻力表達式與FLUENT多相流案例之五：基于歐拉模型的二維均勻流化床仿真中一致。
而化學反應速度定義的UDF截圖如下：
臭氧分布結果
臭氧速度云圖
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中國煉油加氫催化過程強化技術進展
中國石化開發了低投資、低能耗的加氫裂化（改質）成套技術，如圖7，率先在煉油裝置集成使用高溫高壓逆流傳熱技術、微旋流脫烴、脫胺技術等，首創了取消反應加熱爐，只設小型簡易開工爐的“自供熱”加氫工藝技術，進入正常生產即關閉開工爐。制定了沒有反應加熱爐條件下，發生緊急事故的“安全、快速降溫”處理及裝置停工后“快速恢復生產”系統方案。建成世界首套超低能耗加氫改質裝置，燃料消耗降低44.85%，運行能耗只有5～7kg標油/t原料。與同期采用國外技術建設的同規模柴油改質裝置相比，能耗降低67%，反應加熱爐熱負荷降低52.2%，投資降低1.75億元。
圖7 低投資、低能耗的加氫裂化（改質）SHEER成套技術流程
4 液相循環加氫技術
加氫技術是生產清潔油品、提高產品品質所不可或缺的主要手段。常規加氫工藝過程采用滴流床反應器，由于滴流床通常采用較大的氫、油體積比，大量過剩氫氣通常經循環氫壓縮機增壓后反復通過反應器。該工藝循環氫壓縮機和高壓設備的投資占整個加氫裝置建設投資的比例高，氫氣循環系統物流升壓、升溫和降溫過程能量消耗大，同時，由于氫氣作為連續相，催化劑表面難以被油相完全浸潤，傳質過程復雜，催化效率低。與滴流床技術不同，液相加氫技術反應過程所需要的氫，來自原料預先飽和溶氫實現液相進料，而某些氫需求量過大的反應過程，可以通過部分產物溶氫后循環至反應器提供補充氫源，在液/固兩相反應體系中，催化劑完全浸潤在油相中，傳質過程得到極大強化。
液相循環加氫技術反應過程依靠進料和部分循環的液相產物溶解的氫來滿足加氫反應所需要的氫氣，與傳統滴流床加氫技術相比，用液體溶氫循環取代了龐大的氫氣循環系統（圖8中簡單的藍色高壓系統代替了復雜的紅色高壓系統），具有投資更小、能耗更低（氫氣循環系統能耗占裝置總能耗約30%）、氫資源利用率更高的優勢。
展開 中科大肖翀、謝毅團隊Chem綜述新解二維電催化水裂解材料：玩轉電荷和自旋序
首先，因為2D超薄納米片具有高表面能，我們需要將注意力集中在極端電解質環境中的材料的熱力學和化學穩定性（對于HER而言主要是強酸，對于OER而言是強堿環境）。在這方面，為了平衡表面能和材料穩定性，在中性條件下（例如純水，海水等）開發高活性電催化劑是極其重要的。此外，選擇合適的底物來雜化2D超薄納米片電催化劑可以提供前所未有的穩定性來對抗空氣氧化和催化劑崩解。此外，對電子遷移界面周圍電荷分布的調節可以進一步提高材料的電催化性能，實現催化劑穩定性和活性的同步優化。
其次，在電催化反應過程中，相比于電子轉移過程，傳質過程同樣起著重要的作用，但在現有報告中長期以來一直被忽視。金屬有機骨架（MOF）具有天然的規則多孔結構來作為傳質通道，所以MOF材料是進行傳質過程優化的優異模型系統，盡管它們的固有電導率（通常為10-10 S m-1）較差。因此，受全無機化合物調節的啟發，2D MOF的電荷和自旋序工程可以實現非凡的催化性能。
第三，除了本綜述中介紹的傳統調節手段外，尚未開發出更多樣化和豐富的調制方法，例如外加電場和磁場。制造用于電催化水分解的單個超薄2D片基微納器件可以為實現上述構想提供吸引人的途徑。同時，利用這些微納米器件可以原位研究材料的本征電荷和自旋行為，并且可以使用所得到的信息用于構建更可靠的電化學性能強化機制。
總而言之，作者們相信這種綜合方法將有助于促進基礎研究和電催化水分解應用的快速發展。
文獻連接：Youwen Liu, Chong Xiao*, Pengcheng Huang, Ming Cheng and Yi Xie*.
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鄭州大學《JACS》：功能金屬有機框架材料用于臭氧降解取得進展！
同時，ZZU-281具有獨特的開放孔道結構，實現H2O、O2和O3的傳質過程，在催化降解O3表現出較高的活性。該研究還通過原位拉曼（In situ Raman）、電子順磁共振（EPR）和建模理論計算（DFT），提出了可行的反應機理，對合理設計MOF和調控O3催化分解具有重要指導意義。
以上工作得到了國家自然科學基金重大研究計劃重點支持項目、國家自然科學基金杰出青年基金項目、國家自然科學基金青年基金項目以及河南省教育廳創新團隊項目基金的資助。
本文來自“鄭州大學”。
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展開 CMFD軟件對比：國外商軟與VirtualFlow在微通道兩相流仿真領域的預報效果
Nourgraliev 等人的研究指出，當自由表面流動由剪切力主導時，幾乎所有擴散界面模型都難以準確預測所有界面不穩定模式的增長過程。本文通過實際算例表明，能否捕捉到剪切力對主要界面不穩定性增長的影響至關重要，因為這直接決定了氣泡和段塞的形成。分析結果顯示，國外商軟無法生成段塞流的原因之一，可能是其難以確保在每個時間步都達到高精度的零發散條件。
眾所周知，準確預測多相流型對于精確估計傳熱傳質過程意義重大。盡管當前針對微尺度傳熱的 CMFD 軟件仍無法提供 100% 完全可靠的結果，但值得慶幸的是，可借助 PIV 等實驗技術，滿足學界及工業界對物理不穩定流型實驗數據的大量需求，進而進一步驗證不同 CMFD 軟件預測結果的可靠程度差異。
展開 電池熱管理CFD解決方案，為新能源汽車筑安全防線
IST 網格技術的應用，在簡化網格劃分流程的同時，顯著提升了共軛換熱計算精度，確保對電池熱管理中復雜傳熱傳質過程的準確模擬。
2. 硬件適配性強：其前處理過程對硬件性能要求較低，普通辦公筆記本或臺式機即可處理一億以上網格的復雜算例，有效降低了企業的仿真計算成本，提高了軟件的普及性和易用性。
3. 模型驗證與通用性：VirtualFlow 的湍流模型、多相流以及相變模型經過上百個實際場景的嚴格驗證，求解精度與國際一流軟件相當，能夠滿足電池熱管理領域各種復雜工況下的單相流、多相流仿真需求，為不同類型電池熱管理系統的設計和優化提供了有力工具。
4. 定制化開發能力：作為擁有完全自主知識產權的國產軟件，VirtualFlow 具備強大的定制化開發能力。可根據企業的特定需求，進行深度二次開發，實現軟件與企業業務流程的無縫對接，提供個性化、專業化的電池熱管理解決方案。
?若您希望深入了解積鼎 CFD 軟件在電池熱管理領域的應用詳情及其他行業解決方案介紹，歡迎訪問www.simpop.cn
展開 關于特殊精餾的介紹
萃取劑的選擇是過程的關鍵。
萃取劑應具備：
（1）選擇性好，加入少量萃取劑能使溶液相對揮發度顯著提高；
（2）揮發性小且不與原組分起反應，便于分離回收;
（3）安全，無毒，無腐蝕，熱穩定性好以及價格便宜等。
苯-環乙烷溶液的萃取分離
苯沸點 80.1℃，環乙烷沸點為 80.73℃，其相對揮發度為 0.98，苯-環乙烷溶液難于用普通精餾分離。若在該溶液中加入沸點較高的糠醛（沸點161.7℃），則溶液的相對揮發度發生顯著的變化。
加鹽萃取精餾
加鹽萃取精餾是把鹽加入到萃取精餾的溶劑中，吸取溶鹽精餾中鹽可以提高組分間的相對揮發度,利用萃取精餾中溶劑是液體，易循環，克服了輸送困難等缺點。
目前，工業上應用加鹽萃取精餾分離的體系主要是具有恒沸組成的醇—水體系和酯—水體系，如加鹽萃取精餾制取無水乙醇工業化裝置已達到5000噸/年的規模。
什么是復合精餾？
復合精餾是將形式多樣的精餾形式進行耦合以達到強化傳質過程和簡化工藝的目的。比較典型的有反應精餾、吸附精餾和結晶精餾等。
結晶精餾
結晶精餾是將結晶和精餾兩種方式聯合在一起的工藝，既可以得到高純度的產品又強化了精餾工藝過程。
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