化學反應模擬軟體
在一個固定床反應器中耦合自由和多孔介質流動,涉及三種氣體,兩種是反應物,一種是產物(A+B->C)。從主管道(B)和注射管(A)注入的物質在固定的多孔介質催化床中反應,得到C,見圖2。模擬通常分五個主要步驟。
1.建立幾何模型
第一步是建立幾何模型,並定義具有不同屬性的區域(「子域」)。反應器(圖2)由一個管結構和一個注射管組成。注意,由於反應器具有對稱性,只需要模擬它的一半,這樣可減少計算量。
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Figure 2: The main user-interface screen show the 3-chamber reactor, and the dialog box on the upper right facilitates the input of physical parameters for the transport balance.
圖2:主用戶界面顯示了3室反應器,右上角的對話框幫助用戶輸入傳質平衡中的
物理參數
很多模擬軟體提供一個CAD編輯器用來繪制和生成幾何結構,此外,也可以按常見格式導入CAD文件,這使得用戶可以利用專門的CAD軟體的來繪制幾何結構,或如果已經存在這樣一個文件,直接導入它。例如COMSOL Multiphysics支持所有的2D和3D的CAD文件格式。更高級的軟體還支持與CAD軟體的在線連接,如COMSOL Multiphysics可以與SolidWorks無縫工作。因此,如果用戶在SolidWorks環境中對幾何結構進行了修改,這些改動會立即反映到COMSOL Multiphysics中,無需用戶干預。
2.物理設定
在COMSOL Multiphysics內建的應用模式中設置每一個子域。在流動場,Navier-Stokes方程描述自由流動區的流體流動,Brinkman方程描述多孔介質區。最後,模型採用對流-擴散方程模擬三種物質的質量守恆。每一種應用模式有自己的材料和邊界條件設定,其中可以設定成常數或任意表達式。
接下來可以處理動量守恆及其邊界條件。在反應器的兩個外部區域沒有多孔介質,控制方程是Navier-Stokes方程,而由Darcy定律擴展的Brinkman只用於多孔催化劑。固體壁上的邊界條件是無滑移邊界條件。然後定義主反應器和注射管中的入口流速及壓力,還必須定義流動類型。在入口邊界上假設是完全發展的層流,不需要定義自由流動和多孔介質流動間的內部邊界上的流速和壓力。
最後需要處理物料守恆及其邊界條件。前一步中軟體計算速度場,然後用這個信息來給出由Convection and Diffusion應用模式計算的物料守恆中的對流項。這個應用模式在自由流動域和多孔介質域有不同的屬性,並將反應速率表達式引入到床中。主入口和注射口入口邊界條件是濃度邊界條件,出口採用對流邊界條件,表示對流控制著反應器出口的物料傳質。這是管式反應器中的常用邊界條件,避免在出口設置一個濃度或通量。
一個關鍵的應用是COMSOL Multiphysics圖形界面的使設置物理屬性(圖2)不再那麼痛苦。當選擇了一個應用模式後,軟體提供對相關物理場優化過的若干方程和對話框。用戶界面列出了控制方程,其參數可以在編輯框中輸入。你可以通過鍵盤根據特別的需求自由地修改方程。
3.網格剖分
當定義好物理場後,接下來就是生成網格,即生成可代表整個系統的上千個三角形或其他形狀(圖3)。軟體選擇了一種預設的網格,也可以自己手動控制劃分網格。例如COMSOL Multiphysics預設採用三角形單元,也提供四邊形、四面體、磚形,以及六面體等,應用於不同的案例。此外,簡單地用一個框選中感興趣的部分,然後在該區域中精細化網格來獲得提高精確性。
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Figure 3: Finite-element mesh for the reactor.
圖3:反應器的有限元網格
4. 選擇和運行求解器
對大部分程序,COMSOL Multiphysics建議預設的求解器,但也可以從靜態和非靜態線性求解器、瞬態求解器、特徵值求解器、參數化線性或非線性求解器,以及自適應求解器中選擇一個。本例選擇瞬態求解器,並定義求解的時間點。還要設置軟體生成解的順序,例如本例軟體首先求解Brinkman和不可壓縮Navier-Stokes方程,然後是對流和擴散方程。本例中反應影響氣體密度,軟體可以同時計算所有的方程。
5. 後處理和圖形化
一個功能強大的軟體可以有多種方法顯示任意結果。除了提供大量的圖和圖表,COMSOL Multiphysics還可以製作動畫,用戶可以通過電影來分析隨時間的變化。靜態地顯示起動相,然後是穩態結果同樣揭示出大量的信息。這個反應器中,首先可以檢查流場分布(圖4a),可見在注射口下較大,而在多孔介質反應床內較小。圖4b說明A的濃度是如何因為反應的消耗及通過擴散而隨著與注射口的距離增大而減小的。
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Figure 4: Results from the simulation: flow velocity in the reactor (a); concentration of material A (b); concentration of material C (c).
圖4:模擬結果:反應器的流速(a);材料A的濃度(b);材料C的濃度(c)
然而,C的生成在催化區不是均勻的(圖4c),模擬表明催化劑的利用率不足。圖中顯示了反應不是均勻分散在催化床,注射點離多孔介質床太近,反應物未完全混合,只有一部分床被利用。較好的設計可能包括在注射點後添加一個靜態混合器,或將注射點向上游移,從而通過擴散增加混合效果。
其他可以進行的模擬
這個化工反應的例子只是淺嘗即止,還可以模擬燃料電池堆中的流動的動量守恆,熱交換器中的能量守恆,靜態層流混合器中的傳質,以及電化學效應,如腫瘤中的電化學治療,設計電場混合流體的微流裝置,或甚至是檢查電泳和色譜效應等。很多這樣的研究需要模擬傳質和流動,並耦合其他物理場,如電磁或結構力學。只有多物理場軟體,如COMSOL Multiphysics使得研究者有這種能力來研究這種多物理場同時耦合的問題。
Ⅱ 化學反應過程的模擬軟體都有哪些都有哪些功能
DWSIM 2.1Build 4534正式版(化學過程復反應模擬器)制
上化學課的時候都經歷過做實驗的事情吧,老師帶領學生們去實驗室中用各種器具做化學反應實驗,在電腦上面就用DWSIM 2.1Build化學過程反應模擬器來模擬實驗室的各種工具,可以達到一樣的效果。
Ⅲ 化學反應實驗圖拿什麼軟體能做出來啊
7MB
Chemwind
在文檔中畫分子式的軟體,能任意畫出有機,無機分子。數字下標自動識別,能畫立體鍵。操作簡單,使用方便。畫好的分子式能用在各種文檔處理軟體中,如Microsoft Office 97。274KB
1.15M
Origin5.0
強大的數據處理、作圖軟體,太好用了。如果您以前一直用坐標紙手動作圖的話而現在改用 Origin,那麼您就能體會到科技的發展了!
5MB
Chemfont 97
含有化學工作者寫論文時,常用到的化學符號與 Ture Type 字體,可以在WORD中直接插入文章中.
clip.zip
化學圖片集,含有近400幅與化學有關的GIF圖片,包括各種實驗儀器,化學藝術圖片與分子圖形,可以廣泛應用於網頁與文章中。
720K
mmcalc.exe
分子量計算器,FOR WIN9X。輸入分子式,便可計算出分子量或者各元素百分比。小巧方便!
35KB
cmcalc10.exe
化學計算器。應用化學計算器,只需輸入最終濃度(摩爾濃度或百分濃度)、起始濃度以及需配製的體積,便給出配製用量,非常方便。內建427種化學試劑資料庫,並可自己增加。
1M
chemclhp.zip 2K 化學計算器的中文使用說明,文本文件格式。
alkne.exe
有機化學命名練習程序,程序隨機給出不同長度碳鏈及側鏈的碳氫化合物,由你按照IUPAC(國際理論化學和應用化學聯合會)的命名規則給出標准英文命名。適合科技英語專業課的課堂練習。
38K
chembl32.zip
Win95 下的免費化學方程式配平程序,界面採用精靈方式,非常友好,化學方程式快速配平輕而易舉,試試吧。
736K
chemblhp.zip 2K 化學方程式配平程序的中文使用說明,文本文件格式。
eriodic.zip
小巧的元素周期表,簡單地在各個元素上單擊,將顯示元素名稱、元素符號、周期表中的序號、原子量和密度。點擊"Report"按鈕就可以把信息拷貝到一個文本文件中,這樣你就能夠剪切或者粘貼到任何的文檔了。備一個元素周期表在計算機中,平常使用非常方便。
76K
高級元素周期表
高級元素周期表,功能非常多,包含了元素的各種信息,甚至連發現者信息也包含在內,並有各種選項。
1.8M
hxfc.zip
DOS 軟體。這是江蘇 蘇州高中的兩個高中生寫的化學方程式配平軟體,內附 PASCAL 源程序,對高中學生和老師大有幫助。
48K
chemlab
軟體非常逼真地再現實驗過程,您可用它來模擬包括物理屬性實驗8個、 酸鹼實驗 12 個、動力學包括炸葯實驗4個、氣體實驗 5 個、測量同位素半衰期等附加實驗 3 個共計 32 個實驗。您可以大膽地把燒杯、試劑瓶扔在地上,聽聽那破碎的聲音,你還可以把任何物質拿來混合、加熱,不用擔心會真的起火……。還有一個極其有用的功能:常見分子空間結構的三維瀏覽!
5.2M
CHEMXA20.ZIP
一個互動式的多媒體基礎化學練習軟體,非常適用於初學者。
527KB
瘋狂的化學實驗室屏保
分子們沖出三角瓶,在化學實驗室中飛舞。
465 K
跳舞的三維分子屏保
可載入MOL格式的分子文件,讓你研究的分子在你的電腦上跳舞。生物或化學工作者的屏保。
645K
Chime 2.0
MDL公司的為化學家設計的瀏覽器 plug-in,IE 和 NC 都可以。安裝以後,您可以在瀏覽器中直接看 pdb,jdx 等格式的文件,還可以進行分子設計!
Ⅳ material studio可以模擬某一化學反應過程嗎
樓上所說的2種軟體主要是用來模擬流體的傳質傳熱的過程.化學反應只是其中可模擬的一類過程,而且僅僅是宏觀過程——機理清楚的化學反應放大到宏觀後的性質,對任何微觀的過程——分子層次上的化學反應的本質無能為力. 在微觀層面模擬分子的運動、化學鍵的斷裂和生成需要運用分子動力學方法(Molecular Dynamics).它以第一原理的量子力學方法和基於分子力學等的半經驗方法為基礎,直接考察分子原子間的相互作用和它們的運動過程中的各種性質. 針對不同的體系,有不同的軟體可以實現分子動力學的研究. 對材料或者表面的化學反應可以用Material Studio實現分子動力學模擬;對生物大分子的作用和反應,主要基於力場等分子力學方法研究它們之間的弱相互作用,Amber是最常用的軟體;最常用的量子化學軟體Gaussian中也提供了ADMP和BOMD兩種基於量子力學的分子動力學方法. 研究化學反應最好的分子動力學軟體我認為是CPMD(Car-Parrinello Molecular Dynamics).它以平面波形式處理波函數,同時利用了贗勢,在保證可靠性的同時減少了計算量.通過它在量子層次上模擬化學反應取得了很多成果.同時它也兼顧了半經驗和分子力學等各種水平的方法,能處理不同層次的體系也是它的優勢.
Ⅳ 有沒有關於化學反應的軟體
免費的
模擬化學實驗室系列軟體是金華科公司在《模擬物理實驗室》和《數理平台》之後的又一力作,它具有全新的概念,嚴謹的科學性和開放的交互性。模擬化學實驗室系列軟體是專門針對中學化學教學而精心打造的,既是化學課堂中的教學平台、也是化學教師的課件製作平台和學生的互動式學習平台。它的出現將為現有的化學教學注入新的活力。 模擬化學實驗室系列軟體現由三個模塊組成: 《模擬化學實驗室》、《化學三維分子模型》、《中學化學網路》
下載地址http://www.skycn.com/soft/10957.html
收費的
虛擬化學實驗室
模擬各種化學反應,還有化學方程式。你可以在這里擁有一個虛擬的個人實驗室,移動你的兩個手指來控制你的燒杯,加入一些銫到水中,看看有什麼變化!這里有各種設備,你可以進行個性化設置你的實驗室。
http://www.candou.com/ipad/440666387
都沒用過,原來留意這樣的軟體來著,不過一直沒機會用,樓主試試看下效果吧,希望對你有幫助
Ⅵ fluent模擬可以模擬化學反應嗎謝謝!!!
可以
Fluent是目前國際上比較流行的商用CFD軟體包,在美國的市場佔有率為60%,凡是和流體、熱傳遞和化學反應等有關的工業均可使用。它具有豐富的物理模型、先進的數值方法和強大的前後處理功能,在航空航天、汽車設計、石油天然氣和渦輪機設計等方面都有著廣泛的應用。
Ⅶ 求模擬化學反應軟體
模擬化學實驗室系列軟體是金華科公司在《模擬物理實驗室》和《數理平台》之後的又一力作,它具有全新的概念,嚴謹的科學性和開放的交互性。模擬化學實驗室系列軟體是專門針對中學化學教學而精心打造的,既是化學課堂中的教學平台、也是化學教師的課件製作平台和學生的互動式學習平台。它的出現將為現有的化學教學注入新的活力。 模擬化學實驗室系列軟體現由三個模塊組成: 《模擬化學實驗室》、《化學三維分子模型》、《中學化學網路》
Ⅷ 化學反應途徑模擬
質量平衡模擬給出了地下水流動途徑上兩點間所發生的化學反應及礦物的溶解(沉澱)量,但未對地下水及礦物成分的變化過程進行模擬。化學反應途徑模擬正好彌補了這種不足,在給定初始水的成分及一組不可逆化學反應的條件下,通過化學反應途徑模擬可以研究地下水和岩石的成分隨反應進程的變化。這里所說的反應進程可用進程變數來表達,它可以是化學反應中某一反應物的溶解量或某一產物的沉澱量;當化學反應動力學資料已知時,可用時間作為進程變數;同時,由於反應進程是地下水運移距離的函數,因此從起點算起的地下水運移距離也可作為進程變數。
與質量平衡模擬類似,化學反應途徑模擬中的一個重要問題就是確定系統中可能發生的化學反應及其組合。在地下水系統中,這些反應主要是圍岩中未達到飽和狀態礦物的緩慢溶解作用,或者是過飽和礦物的沉澱作用。當然,任何使溶液中組分質量發生了不可逆變化的物理和化學過程也應包括在模型之內。如果系統中同時發生了兩種或多種化學反應,則應確定每種反應的速率(相對速率)。它們在反應途徑模擬中通常被假定為常數,而且由於不知道反應相表面積的相對比例,且缺乏礦物—水反應的動力學資料,人們對地下水系統中化學反應的速率(相對速率)知之甚少。
在化學反應途徑模擬中,當系統中同時發生兩種或多種礦物溶解(沉澱)反應時,從起點到達終點的化學反應途徑通常無限多。在模擬中,需要根據實際條件選擇可能性和代表性較大的若干種途徑進行模擬。當然,很難保證根據初始水的成分及給定的反應途徑就能准確地預測出終點地下水的成分。要對地下水的化學成分進行准確的定量預測,需要已知化學反應動力學及地下水運動速度的詳細資料。
另一個模擬方法就是平衡物質轉移模擬(equilibrium mass transfer modeling),它可以說是化學反應途徑模擬的一個特例。在化學反應途徑模擬中,礦物的溶解和沉澱過程逐步進行,但在平衡物質轉移模擬中,則須使地下水與所選取的礦物達到溶解(沉澱)平衡狀態,以達到平衡狀態時的物質轉移量為基礎,再對地下水的化學成分進行模擬。事實上,這兩者相互影響,相間物質轉移會影響地下水的化學成分,地下水的化學成分反過來也會影響相間物質轉移,所以要使地下水與礦物之間達到平衡狀態,須經過迭代計算才能完成。平衡物質轉移模擬結果一方面給出了達到平衡狀態時地下水系統中的相間物質的轉移量,同時還給出了所形成水溶液的化學成分。
由於地下水系統中化學反應模擬的復雜性,化學反應途徑模擬通常都是使用專用軟體來完成。早期使用的模擬軟體主要有 PATHI(Helgeson,1968)、EQ6(Wolery,1979)、PHREEQE(Parkhurst等,1980)和SOLVEQ(Reed,1982)等。目前MINT-EQ(Felmy等,1983)和PHREEQC(Parkhurst等,1995)是較常用的軟體。
Ⅸ 怎樣在電腦上做化學實驗
ChemLab是加拿大ModelScienceSoftware公司開發的一種互動式化學實驗模擬軟體。這里介紹1.2a版的ChemLab。ChemLab1.2a為免費軟體,只要不是為了商業目的的用途,任何人都可到其網址http://modelscience.com處下載。該軟體的尺寸大小隻有530k,下載很容易。下載得到的ChemLab1.2a軟體為一壓縮文件,解壓縮後所有文件的大小隻有1.4M,運行環境為Windows95、WindowsNT和Win3.X。下面簡單介紹它的功能與用法。
運行ChemLab1.2a後,顯示的畫面如圖所示。操作界面分為兩個窗口:課文窗口(textwindow)和實驗窗口(Labwindow)。界面左邊為課文窗口,其上方有三個按鈕:(1)介紹按鈕(introction),按下此按鈕,就能看到所選實驗基本原理的介紹;(2)步驟按鈕(procere),按下此按鈕,能看到所選實驗的詳細實驗步驟;(3)觀察按鈕(observation),按下此按鈕,能在此窗口內記錄實驗結果並進行實驗數據的處理。界面右邊為實驗窗口,各種直觀的實驗儀器可添加到此窗口中,在此窗口中進行化學實驗。窗口的最上方為菜單欄。菜單欄中的幫助菜單,對該軟體的使用有詳細的說明。在菜單欄下方為常用工具欄,在常用工具欄中,除了常見的新建、打開、保存、列印文件及剪切、復制、粘貼按鈕的圖標外,主要還有一些常用實驗儀器的圖標,如滴定管、量筒、燒杯、燒瓶、天平、溫度計、漏斗等。做實驗時,只需點擊實驗所需儀器,則該儀器就會出現在實驗窗口中。若要在該儀器中添加化學試劑,可以採用兩種方法:一種是在實驗窗口中點擊選中儀器,然後點擊常用工具欄中的「添加化學試劑」按鈕,出現化學試劑對話框,再在該對話框中選擇所需化學試劑的種類及用量。另外一種方法是在實驗窗口中右擊選中儀器,彈出一菜單,在該菜單中同樣可進行添加化學試劑的操作。此外,該菜單中的工具欄還提供了一些常見實驗操作如過濾、加熱、攪拌等的按鈕,可方便地實現各種實驗操作。窗口的最下面部分為狀態欄,它將依據ChemLab當前的狀態,將相關信息顯示在該位置。
ChemLab1.2a具有良好的圖形界面和簡便的操作,支持滑鼠操作,具有下拉式菜單,提供列印功能。具有多種常用的實驗儀器,形象逼真。能進行互動式的、實時的、生動的、近似真實的模擬化學實驗過程及實驗中發生的現象的模擬,如在酸-鹼滴定實驗中,當達到終點時,能逼真地反映出溶液顏色的變化等。並提供實驗記錄功能。該版本含有一般實驗操作、酸-鹼滴定、陰-陽離子反應、分步結晶、氯化物容量分析、氯化物重量分析和比熱測定等7個實驗,涉及到無機化學、分析化學和物理化學的基礎實驗,其中一般實驗操作主要介紹了滴定、稱量、指示劑的使用、過濾、加熱等基本實驗操作技能,方便學生在上機「做實驗」之前熟悉一般的實驗操作方法。若對該軟體注冊,ChemLab1.2a還支持實驗模擬模塊擴充。一方面可從網址http:\modelscience.com下載新的實驗模塊,另一方面,ChemLab提供的建模向導功能可讓用戶自己設計、創建新的實驗模塊,擴充ChemLab的實驗儀器及化學試劑資料庫,操作過程十分簡單,給希望進一步擴充模擬化學實驗、但計算機知識較弱的化學實驗教學工作者帶來了極大方便。
Ⅹ 做化學反應的模擬用什麼軟體好
手機上有個「燒杯」的app挺好的