化学反应模拟软件
在一个固定床反应器中耦合自由和多孔介质流动,涉及三种气体,两种是反应物,一种是产物(A+B->C)。从主管道(B)和注射管(A)注入的物质在固定的多孔介质催化床中反应,得到C,见图2。模拟通常分五个主要步骤。
1.建立几何模型
第一步是建立几何模型,并定义具有不同属性的区域(“子域”)。反应器(图2)由一个管结构和一个注射管组成。注意,由于反应器具有对称性,只需要模拟它的一半,这样可减少计算量。
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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.
图2:主用户界面显示了3室反应器,右上角的对话框帮助用户输入传质平衡中的
物理参数
很多模拟软件提供一个CAD编辑器用来绘制和生成几何结构,此外,也可以按常见格式导入CAD文件,这使得用户可以利用专门的CAD软件的来绘制几何结构,或如果已经存在这样一个文件,直接导入它。例如COMSOL Multiphysics支持所有的2D和3D的CAD文件格式。更高级的软件还支持与CAD软件的在线连接,如COMSOL Multiphysics可以与SolidWorks无缝工作。因此,如果用户在SolidWorks环境中对几何结构进行了修改,这些改动会立即反映到COMSOL Multiphysics中,无需用户干预。
2.物理设定
在COMSOL Multiphysics内建的应用模式中设置每一个子域。在流动场,Navier-Stokes方程描述自由流动区的流体流动,Brinkman方程描述多孔介质区。最后,模型采用对流-扩散方程模拟三种物质的质量守恒。每一种应用模式有自己的材料和边界条件设定,其中可以设定成常数或任意表达式。
接下来可以处理动量守恒及其边界条件。在反应器的两个外部区域没有多孔介质,控制方程是Navier-Stokes方程,而由Darcy定律扩展的Brinkman只用于多孔催化剂。固体壁上的边界条件是无滑移边界条件。然后定义主反应器和注射管中的入口流速及压力,还必须定义流动类型。在入口边界上假设是完全发展的层流,不需要定义自由流动和多孔介质流动间的内部边界上的流速和压力。
最后需要处理物料守恒及其边界条件。前一步中软件计算速度场,然后用这个信息来给出由Convection and Diffusion应用模式计算的物料守恒中的对流项。这个应用模式在自由流动域和多孔介质域有不同的属性,并将反应速率表达式引入到床中。主入口和注射口入口边界条件是浓度边界条件,出口采用对流边界条件,表示对流控制着反应器出口的物料传质。这是管式反应器中的常用边界条件,避免在出口设置一个浓度或通量。
一个关键的应用是COMSOL Multiphysics图形界面的使设置物理属性(图2)不再那么痛苦。当选择了一个应用模式后,软件提供对相关物理场优化过的若干方程和对话框。用户界面列出了控制方程,其参数可以在编辑框中输入。你可以通过键盘根据特别的需求自由地修改方程。
3.网格剖分
当定义好物理场后,接下来就是生成网格,即生成可代表整个系统的上千个三角形或其他形状(图3)。软件选择了一种缺省的网格,也可以自己手动控制划分网格。例如COMSOL Multiphysics缺省采用三角形单元,也提供四边形、四面体、砖形,以及六面体等,应用于不同的案例。此外,简单地用一个框选中感兴趣的部分,然后在该区域中精细化网格来获得提高精确性。
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Figure 3: Finite-element mesh for the reactor.
图3:反应器的有限元网格
4. 选择和运行求解器
对大部分程序,COMSOL Multiphysics建议缺省的求解器,但也可以从静态和非静态线性求解器、瞬态求解器、特征值求解器、参数化线性或非线性求解器,以及自适应求解器中选择一个。本例选择瞬态求解器,并定义求解的时间点。还要设置软件生成解的顺序,例如本例软件首先求解Brinkman和不可压缩Navier-Stokes方程,然后是对流和扩散方程。本例中反应影响气体密度,软件可以同时计算所有的方程。
5. 后处理和图形化
一个功能强大的软件可以有多种方法显示任意结果。除了提供大量的图和图表,COMSOL Multiphysics还可以制作动画,用户可以通过电影来分析随时间的变化。静态地显示起动相,然后是稳态结果同样揭示出大量的信息。这个反应器中,首先可以检查流场分布(图4a),可见在注射口下较大,而在多孔介质反应床内较小。图4b说明A的浓度是如何因为反应的消耗及通过扩散而随着与注射口的距离增大而减小的。
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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).
图4:模拟结果:反应器的流速(a);材料A的浓度(b);材料C的浓度(c)
然而,C的生成在催化区不是均匀的(图4c),模拟表明催化剂的利用率不足。图中显示了反应不是均匀分散在催化床,注射点离多孔介质床太近,反应物未完全混合,只有一部分床被利用。较好的设计可能包括在注射点后添加一个静态混合器,或将注射点向上游移,从而通过扩散增加混合效果。
其他可以进行的模拟
这个化工反应的例子只是浅尝即止,还可以模拟燃料电池堆中的流动的动量守恒,热交换器中的能量守恒,静态层流混合器中的传质,以及电化学效应,如肿瘤中的电化学治疗,设计电场混合流体的微流装置,或甚至是检查电泳和色谱效应等。很多这样的研究需要模拟传质和流动,并耦合其他物理场,如电磁或结构力学。只有多物理场软件,如COMSOL Multiphysics使得研究者有这种能力来研究这种多物理场同时耦合的问题。
Ⅱ 化学反应过程的仿真软件都有哪些都有哪些功能
DWSIM 2.1Build 4534正式版(化学过程复反应模拟器)制
上化学课的时候都经历过做实验的事情吧,老师带领学生们去实验室中用各种器具做化学反应实验,在电脑上面就用DWSIM 2.1Build化学过程反应模拟器来模拟实验室的各种工具,可以达到一样的效果。
Ⅲ 化学反应实验图拿什么软件能做出来啊
7MB
Chemwind
在文档中画分子式的软件,能任意画出有机,无机分子。数字下标自动识别,能画立体键。操作简单,使用方便。画好的分子式能用在各种文档处理软件中,如Microsoft Office 97。274KB
1.15M
Origin5.0
强大的数据处理、作图软件,太好用了。如果您以前一直用坐标纸手动作图的话而现在改用 Origin,那么您就能体会到科技的发展了!
5MB
Chemfont 97
含有化学工作者写论文时,常用到的化学符号与 Ture Type 字体,可以在WORD中直接插入文章中.
clip.zip
化学图片集,含有近400幅与化学有关的GIF图片,包括各种实验仪器,化学艺术图片与分子图形,可以广泛应用于网页与文章中。
720K
mmcalc.exe
分子量计算器,FOR WIN9X。输入分子式,便可计算出分子量或者各元素百分比。小巧方便!
35KB
cmcalc10.exe
化学计算器。应用化学计算器,只需输入最终浓度(摩尔浓度或百分浓度)、起始浓度以及需配制的体积,便给出配制用量,非常方便。内建427种化学试剂数据库,并可自己增加。
1M
chemclhp.zip 2K 化学计算器的中文使用说明,文本文件格式。
alkne.exe
有机化学命名练习程序,程序随机给出不同长度碳链及侧链的碳氢化合物,由你按照IUPAC(国际理论化学和应用化学联合会)的命名规则给出标准英文命名。适合科技英语专业课的课堂练习。
38K
chembl32.zip
Win95 下的免费化学方程式配平程序,界面采用精灵方式,非常友好,化学方程式快速配平轻而易举,试试吧。
736K
chemblhp.zip 2K 化学方程式配平程序的中文使用说明,文本文件格式。
eriodic.zip
小巧的元素周期表,简单地在各个元素上单击,将显示元素名称、元素符号、周期表中的序号、原子量和密度。点击"Report"按钮就可以把信息拷贝到一个文本文件中,这样你就能够剪切或者粘贴到任何的文档了。备一个元素周期表在计算机中,平常使用非常方便。
76K
高级元素周期表
高级元素周期表,功能非常多,包含了元素的各种信息,甚至连发现者信息也包含在内,并有各种选项。
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hxfc.zip
DOS 软件。这是江苏 苏州高中的两个高中生写的化学方程式配平软件,内附 PASCAL 源程序,对高中学生和老师大有帮助。
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chemlab
软件非常逼真地再现实验过程,您可用它来模拟包括物理属性实验8个、 酸碱实验 12 个、动力学包括炸药实验4个、气体实验 5 个、测量同位素半衰期等附加实验 3 个共计 32 个实验。您可以大胆地把烧杯、试剂瓶扔在地上,听听那破碎的声音,你还可以把任何物质拿来混合、加热,不用担心会真的起火……。还有一个极其有用的功能:常见分子空间结构的三维浏览!
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CHEMXA20.ZIP
一个交互式的多媒体基础化学练习软件,非常适用于初学者。
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疯狂的化学实验室屏保
分子们冲出三角瓶,在化学实验室中飞舞。
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跳舞的三维分子屏保
可加载MOL格式的分子文件,让你研究的分子在你的电脑上跳舞。生物或化学工作者的屏保。
645K
Chime 2.0
MDL公司的为化学家设计的浏览器 plug-in,IE 和 NC 都可以。安装以后,您可以在浏览器中直接看 pdb,jdx 等格式的文件,还可以进行分子设计!
Ⅳ material studio可以模拟某一化学反应过程吗
楼上所说的2种软件主要是用来模拟流体的传质传热的过程.化学反应只是其中可模拟的一类过程,而且仅仅是宏观过程——机理清楚的化学反应放大到宏观后的性质,对任何微观的过程——分子层次上的化学反应的本质无能为力. 在微观层面模拟分子的运动、化学键的断裂和生成需要运用分子动力学方法(Molecular Dynamics).它以第一原理的量子力学方法和基于分子力学等的半经验方法为基础,直接考察分子原子间的相互作用和它们的运动过程中的各种性质. 针对不同的体系,有不同的软件可以实现分子动力学的研究. 对材料或者表面的化学反应可以用Material Studio实现分子动力学模拟;对生物大分子的作用和反应,主要基于力场等分子力学方法研究它们之间的弱相互作用,Amber是最常用的软件;最常用的量子化学软件Gaussian中也提供了ADMP和BOMD两种基于量子力学的分子动力学方法. 研究化学反应最好的分子动力学软件我认为是CPMD(Car-Parrinello Molecular Dynamics).它以平面波形式处理波函数,同时利用了赝势,在保证可靠性的同时减少了计算量.通过它在量子层次上模拟化学反应取得了很多成果.同时它也兼顾了半经验和分子力学等各种水平的方法,能处理不同层次的体系也是它的优势.
Ⅳ 有没有关于化学反应的软件
免费的
仿真化学实验室系列软件是金华科公司在《仿真物理实验室》和《数理平台》之后的又一力作,它具有全新的概念,严谨的科学性和开放的交互性。仿真化学实验室系列软件是专门针对中学化学教学而精心打造的,既是化学课堂中的教学平台、也是化学教师的课件制作平台和学生的交互式学习平台。它的出现将为现有的化学教学注入新的活力。 仿真化学实验室系列软件现由三个模块组成: 《仿真化学实验室》、《化学三维分子模型》、《中学化学网络》
下载地址http://www.skycn.com/soft/10957.html
收费的
虚拟化学实验室
模拟各种化学反应,还有化学方程式。你可以在这里拥有一个虚拟的个人实验室,移动你的两个手指来控制你的烧杯,加入一些铯到水中,看看有什么变化!这里有各种设备,你可以进行个性化设置你的实验室。
http://www.candou.com/ipad/440666387
都没用过,原来留意这样的软件来着,不过一直没机会用,楼主试试看下效果吧,希望对你有帮助
Ⅵ fluent模拟可以模拟化学反应吗谢谢!!!
可以
Fluent是目前国际上比较流行的商用CFD软件包,在美国的市场占有率为60%,凡是和流体、热传递和化学反应等有关的工业均可使用。它具有丰富的物理模型、先进的数值方法和强大的前后处理功能,在航空航天、汽车设计、石油天然气和涡轮机设计等方面都有着广泛的应用。
Ⅶ 求模拟化学反应软件
仿真化学实验室系列软件是金华科公司在《仿真物理实验室》和《数理平台》之后的又一力作,它具有全新的概念,严谨的科学性和开放的交互性。仿真化学实验室系列软件是专门针对中学化学教学而精心打造的,既是化学课堂中的教学平台、也是化学教师的课件制作平台和学生的交互式学习平台。它的出现将为现有的化学教学注入新的活力。 仿真化学实验室系列软件现由三个模块组成: 《仿真化学实验室》、《化学三维分子模型》、《中学化学网络》
Ⅷ 化学反应途径模拟
质量平衡模拟给出了地下水流动途径上两点间所发生的化学反应及矿物的溶解(沉淀)量,但未对地下水及矿物成分的变化过程进行模拟。化学反应途径模拟正好弥补了这种不足,在给定初始水的成分及一组不可逆化学反应的条件下,通过化学反应途径模拟可以研究地下水和岩石的成分随反应进程的变化。这里所说的反应进程可用进程变量来表达,它可以是化学反应中某一反应物的溶解量或某一产物的沉淀量;当化学反应动力学资料已知时,可用时间作为进程变量;同时,由于反应进程是地下水运移距离的函数,因此从起点算起的地下水运移距离也可作为进程变量。
与质量平衡模拟类似,化学反应途径模拟中的一个重要问题就是确定系统中可能发生的化学反应及其组合。在地下水系统中,这些反应主要是围岩中未达到饱和状态矿物的缓慢溶解作用,或者是过饱和矿物的沉淀作用。当然,任何使溶液中组分质量发生了不可逆变化的物理和化学过程也应包括在模型之内。如果系统中同时发生了两种或多种化学反应,则应确定每种反应的速率(相对速率)。它们在反应途径模拟中通常被假定为常数,而且由于不知道反应相表面积的相对比例,且缺乏矿物—水反应的动力学资料,人们对地下水系统中化学反应的速率(相对速率)知之甚少。
在化学反应途径模拟中,当系统中同时发生两种或多种矿物溶解(沉淀)反应时,从起点到达终点的化学反应途径通常无限多。在模拟中,需要根据实际条件选择可能性和代表性较大的若干种途径进行模拟。当然,很难保证根据初始水的成分及给定的反应途径就能准确地预测出终点地下水的成分。要对地下水的化学成分进行准确的定量预测,需要已知化学反应动力学及地下水运动速度的详细资料。
另一个模拟方法就是平衡物质转移模拟(equilibrium mass transfer modeling),它可以说是化学反应途径模拟的一个特例。在化学反应途径模拟中,矿物的溶解和沉淀过程逐步进行,但在平衡物质转移模拟中,则须使地下水与所选取的矿物达到溶解(沉淀)平衡状态,以达到平衡状态时的物质转移量为基础,再对地下水的化学成分进行模拟。事实上,这两者相互影响,相间物质转移会影响地下水的化学成分,地下水的化学成分反过来也会影响相间物质转移,所以要使地下水与矿物之间达到平衡状态,须经过迭代计算才能完成。平衡物质转移模拟结果一方面给出了达到平衡状态时地下水系统中的相间物质的转移量,同时还给出了所形成水溶液的化学成分。
由于地下水系统中化学反应模拟的复杂性,化学反应途径模拟通常都是使用专用软件来完成。早期使用的模拟软件主要有 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)是较常用的软件。
Ⅸ 怎样在电脑上做化学实验
ChemLab是加拿大ModelScienceSoftware公司开发的一种交互式化学实验模拟软件。这里介绍1.2a版的ChemLab。ChemLab1.2a为免费软件,只要不是为了商业目的的用途,任何人都可到其网址http://modelscience.com处下载。该软件的尺寸大小只有530k,下载很容易。下载得到的ChemLab1.2a软件为一压缩文件,解压缩后所有文件的大小只有1.4M,运行环境为Windows95、WindowsNT和Win3.X。下面简单介绍它的功能与用法。
运行ChemLab1.2a后,显示的画面如图所示。操作界面分为两个窗口:课文窗口(textwindow)和实验窗口(Labwindow)。界面左边为课文窗口,其上方有三个按钮:(1)介绍按钮(introction),按下此按钮,就能看到所选实验基本原理的介绍;(2)步骤按钮(procere),按下此按钮,能看到所选实验的详细实验步骤;(3)观察按钮(observation),按下此按钮,能在此窗口内记录实验结果并进行实验数据的处理。界面右边为实验窗口,各种直观的实验仪器可添加到此窗口中,在此窗口中进行化学实验。窗口的最上方为菜单栏。菜单栏中的帮助菜单,对该软件的使用有详细的说明。在菜单栏下方为常用工具栏,在常用工具栏中,除了常见的新建、打开、保存、打印文件及剪切、复制、粘贴按钮的图标外,主要还有一些常用实验仪器的图标,如滴定管、量筒、烧杯、烧瓶、天平、温度计、漏斗等。做实验时,只需点击实验所需仪器,则该仪器就会出现在实验窗口中。若要在该仪器中添加化学试剂,可以采用两种方法:一种是在实验窗口中点击选中仪器,然后点击常用工具栏中的“添加化学试剂”按钮,出现化学试剂对话框,再在该对话框中选择所需化学试剂的种类及用量。另外一种方法是在实验窗口中右击选中仪器,弹出一菜单,在该菜单中同样可进行添加化学试剂的操作。此外,该菜单中的工具栏还提供了一些常见实验操作如过滤、加热、搅拌等的按钮,可方便地实现各种实验操作。窗口的最下面部分为状态栏,它将依据ChemLab当前的状态,将相关信息显示在该位置。
ChemLab1.2a具有良好的图形界面和简便的操作,支持鼠标操作,具有下拉式菜单,提供打印功能。具有多种常用的实验仪器,形象逼真。能进行交互式的、实时的、生动的、近似真实的模拟化学实验过程及实验中发生的现象的模拟,如在酸-碱滴定实验中,当达到终点时,能逼真地反映出溶液颜色的变化等。并提供实验记录功能。该版本含有一般实验操作、酸-碱滴定、阴-阳离子反应、分步结晶、氯化物容量分析、氯化物重量分析和比热测定等7个实验,涉及到无机化学、分析化学和物理化学的基础实验,其中一般实验操作主要介绍了滴定、称量、指示剂的使用、过滤、加热等基本实验操作技能,方便学生在上机“做实验”之前熟悉一般的实验操作方法。若对该软件注册,ChemLab1.2a还支持实验模拟模块扩充。一方面可从网址http:\modelscience.com下载新的实验模块,另一方面,ChemLab提供的建模向导功能可让用户自己设计、创建新的实验模块,扩充ChemLab的实验仪器及化学试剂数据库,操作过程十分简单,给希望进一步扩充模拟化学实验、但计算机知识较弱的化学实验教学工作者带来了极大方便。
Ⅹ 做化学反应的模拟用什么软件好
手机上有个“烧杯”的app挺好的