Modeling and Simulation of Packed Bed Reactors
Tutorial, EN
Festbettreaktoren werden häufig in chemischen Prozessen eingesetzt, bei denen feste Katalysatoren mit flüssigen oder gasförmigen Reaktanten interagieren. Diese Katalysatoren, die in der Regel Kugeln, Zylinder oder andere geometrische Formen haben, sind dicht in einem Rohr gepackt. Wenn die Reaktantflüssigkeit durch das Rohr fließt, finden chemische Reaktionen an den Oberflächen der Katalysatoren statt.
Dieses Tutorial erklärt, wie man Festbettreaktoren in GeoDict modelliert und simuliert, und behandelt dabei alles von Standardformen für Katalysatoren bis hin zu komplexen, benutzerdefinierten Geometrien. Es öffnet die Tür zum digitalen Reaktordesign und zur Optimierung und ermöglicht flexible digitale Experimente, bei denen verschiedene Katalysatordesigns erstellt, visualisiert und quantitativ verglichen werden können.
Durch die Analyse von Druckfeldern, Strömungslinien und Konzentrationsverteilungen sowie durch den direkten Vergleich von Standardkatalysatoren mit benutzerdefinierten Katalysatoren bietet das Tutorial eine solide Grundlage für die Analyse der Reaktorleistung. Wissenschaftler und Materialentwickler können damit geometrische Variationen im Detail untersuchen und innovative Reaktordesigns virtuell testen.
In diesem Tutorial lernen Sie Schritt für Schritt:
- Tutorial-Projekt einrichten: Tutorial-Projekt anlegen und Ablagestruktur verstehen.
- Reaktor erstellen: Konstruktion des Reaktorbehälters, in dem die Katalysatoren platziert werde
- Zylindrischer Katalysatoren stapeln: Verwendung vordefinierter Geometrien (z. B. Zylinder) zur Füllung des Reaktors
- Strömungssimulation mit Wasser für zylindrischer Katalysatoren: Berechnung des Druckabfalls im Reaktor unter Durchflussbedingungen
- Visualisierung der Ergebnisse: Darstellung von Druckfeldern, Strömungslinien, Konzentrationsverteilungen
- Erstellung benutzerdefiniertes GAD-Objekt: Design individueller Katalysatorgeometrien, die über die Standardformen hinausgehen
- Benutzerdefinierte GAD-Objekte stapeln: Platzieren der erstellten GAD-Objekte in den Reaktor
- Strömungssimulation mit Wasser für benutzerdefinierte Katalysatoren: Berechnung des Druckabfalls im Reaktor unter Durchflussbedingungen.
- Vergleich der Simulationen: Gegenüberstellung der Ergebnisse aus Simulation mit Standardkatalysatoren und benutzerdefinierten Objekten.
Die Einstellungen für die Erzeugung von Reaktoren und Katalysatoren sowie für die Strömungssimulation wurden von den in Dorai et al. (2015) vorgestellten Einstellungen inspiriert.
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