با استفاده از واسط های مهندسی واکنش یا شیمی ، تمام پارامترهای ویژگی گونه ها و توابع ویژگی مورد نیاز این رابط ها را می توان به طور خودکار با جفت شدن به یک سیستم ترمودینامیکی موجود ، سیستم از پیش تعریف شده ، یا سیستم ترمودینامیکی خارجی تحت ترمودینامیک ایجاد کرد . نمونه هایی از خصوصیات گونه که می توانند به طور خودکار ایجاد شوند عبارتند از: جرم مولی، ظرفیت گرمایی، آنتالپی و آنتروپی برای هر گونه. پارامترها و توابع برای این خواص توسط سیستم ترمودینامیکی ایجاد می شود. مهندسی واکنش و شیمیرابط ها همچنین می توانند برای تعریف ویژگی های انتقال برای مخلوط حاصل (همه گونه های موجود در رابط) استفاده شوند. در صورت جفت شدن، خواص مخلوط زیر را می توان به طور خودکار ایجاد کرد: ظرفیت گرمایی، چگالی، هدایت حرارتی، و ویسکوزیته دینامیکی.
 | رابط مهندسی واکنش و رابط شیمی فقط در مجموعه محدودی از محصولات افزودنی موجود است. برای جزئیات بیشتر در مورد در دسترس بودن، https://www.comsol.com/products/specifications/ را ببینید . |
توجه داشته باشید که استفاده از یک سیستم ترمودینامیکی به طور قابل توجهی قابلیت های مدل سازی را در رابط های مهندسی واکنش و شیمی افزایش می دهد . تمام مدل های ترمودینامیکی ایده آل و غیر ایده آل، برای گازها و مایعات، به طور مستقیم در دسترس هستند و همچنین با ویرایش تنظیمات سیستم ترمودینامیکی در حال استفاده، به طور خودکار به روز می شوند. رابط Chemistry علاوه بر این می‌تواند برای ایجاد ویژگی‌های مخلوط به آسانی در مدل‌های وابسته به فضا برای مدل‌سازی انتقال جرم، انتقال حرارت یا جریان سیال استفاده شود.
مهندسی واکنش
خواص مخلوط
می توانید یک رابط مهندسی واکنش را با یک سیستم ترمودینامیکی موجود در پنجره تنظیمات رابط مهندسی واکنش جفت کنید .
برای جفت کردن آن به یک سیستم ترمودینامیکی، باید حداقل یک گونه در رابط مهندسی واکنش تعریف شده باشد. می توانید با انتخاب کادر Thermodynamics در قسمت Mixture Properties، این کوپلینگ را در پنجره تنظیمات رابط مهندسی واکنش انجام دهید .
یک سیستم ترمودینامیکی را از لیست سیستم ترمودینامیکی انتخاب کنید . از لیست فاز برای انتخاب فاز مورد استفاده در رابط مهندسی واکنش استفاده کنید .
شکل 10-24: رابط مهندسی واکنش جفت با ترمودینامیک.
تطبیق گونه ها
بخش تطبیق گونه ها زمانی فعال می شود که چک باکس Thermodynamics در قسمت Mixture Properties انتخاب شود . بالا را ببین. گونه های موجود در رابط مهندسی واکنش را می توان با گونه ای در سیستم ترمودینامیکی مطابقت داد. این مرحله تضمین می کند که آرگومان ها در توابع سیستم ترمودینامیکی به درستی تعریف شده اند.
از لیست های ستون From Thermodynamics استفاده کنید تا هر گونه در رابط را با گونه ای در سیستم ترمودینامیکی جفت شده مطابقت دهید.
برای هر گونه همسان، پارامترها و توابع ویژگی مورد نیاز تحت سیستم ترمودینامیکی مربوطه اضافه می شود.
وقتی همه گونه‌ها با هم تطبیق داده می‌شوند، رابط کاملاً جفت شده در نظر گرفته می‌شود و توابع نشان‌دهنده ویژگی‌های مخلوط، مانند چگالی، نیز به‌طور خودکار تحت سیستم ترمودینامیکی مربوطه اضافه می‌شوند.
شکل 10-25: تطبیق گونه ها در مهندسی واکنش با گونه های موجود در سیستم ترمودینامیکی مربوطه.
محاسبه ویژگی های حمل و نقل
هنگامی که رابط به طور کامل به یک سیستم ترمودینامیکی کوپل شده است، با انتخاب کادر بررسی محاسبه خواص مخلوط، توابع ویژگی برای خواص انتقال مخلوط به طور خودکار ایجاد می شود. خواص محاسبه شده توسط سیستم ترمودینامیکی ترمودینامیک را در لیست مربوطه نشان می دهد. زیر را ببینید.
شکل 10-26: چک باکس محاسبه خواص مخلوط را هنگام کوپل شدن با یک سیستم ترمودینامیکی انتخاب کنید.
علم شیمی
خواص مخلوط
می توانید یک رابط شیمی را با یک سیستم ترمودینامیکی موجود در پنجره تنظیمات رابط شیمی جفت کنید. می توانید با انتخاب کادر Thermodynamics در قسمت Mixture Properties، این کوپلینگ را در پنجره تنظیمات رابط شیمی انجام دهید . شما باید حداقل یک گونه تعریف شده در رابط شیمی داشته باشید تا آن را به یک سیستم ترمودینامیکی جفت کنید.
یک سیستم ترمودینامیکی را از لیست سیستم ترمودینامیکی انتخاب کنید . از لیست Phase برای انتخاب فاز مورد استفاده در رابط Chemistry استفاده کنید .
تطبیق گونه ها
زمانی که تیک Thermodynamics در قسمت Mixture Properties انتخاب شده باشد، قسمت Species Matching فعال می شود . در اینجا می توانید متغیرهای غلظت را مطابقت دهید و با این کار خواص مخلوط (خواص حمل و نقل و ترمودینامیکی) را محاسبه کنید. برای اطلاعات در مورد نحوه تعیین متغیرهای وابسته مورد استفاده، به تطبیق گونه ها در مستندات رابط شیمی مراجعه کنید .
می توانید گونه های موجود در رابط شیمی را با گونه های موجود در سیستم ترمودینامیکی مربوطه در جدول بخش تطبیق گونه ها مطابقت دهید. از لیست های ستون با عنوان From Thermodynamics استفاده کنید تا هر گونه در رابط شیمی را با گونه ای در سیستم ترمودینامیکی مربوطه مطابقت دهید. این تضمین می کند که آرگومان های تابع ترکیب در سیستم ترمودینامیکی به درستی تعریف شده اند.
برای هر گونه تطبیق داده شده، پارامترهای ویژگی گونه و توابع مورد نیاز رابط Chemistry به طور خودکار ایجاد و تحت سیستم ترمودینامیکی مربوطه اضافه می شوند.
هنگامی که همه گونه ها مطابقت دارند، رابط به طور کامل با ترمودینامیک جفت می شود و توابع نشان دهنده ویژگی های مخلوط، مانند چگالی، به طور خودکار تحت سیستم ترمودینامیکی که رابط با آن جفت شده است، اضافه می شود.
شکل 10-27: تطبیق متغیرهای غلظت در یک رابط شیمی، و همچنین گونه ها در یک سیستم ترمودینامیکی جفت شده.
محاسبه ویژگی های حمل و نقل
هنگامی که رابط به طور کامل به یک سیستم ترمودینامیکی کوپل شده است، با انتخاب کادر بررسی محاسبه خواص مخلوط، توابع ویژگی برای خواص انتقال مخلوط به طور خودکار ایجاد می شود. خواص محاسبه شده توسط سیستم ترمودینامیکی ترمودینامیک را در لیست مربوطه نشان می دهد. شکل 10-26 را ببینید .
تعاریف ویژگی های مخلوط هنگام جفت شدن به ترمودینامیک
وقتی همه گونه‌ها در یک رابط فیزیک ( مهندسی واکنش یا شیمی ) با گونه‌های مربوطه در یک سیستم ترمودینامیکی تطبیق داده می‌شوند، خواص مخلوط بر اساس ترکیب مخلوط محاسبه می‌شود. به عنوان مثال، Z مخلوط را در نظر بگیرید ( T ، P ، n 1 ، …، nm )، که نشان دهنده یک ویژگی مخلوط گسترده عمومی برای مخلوطی از m تعداد گونه است. آرگومان های تابع ویژگی دما T ، فشار P ، و تعداد مول، n ، برای هر گونه است.
هنگامی که سیستم به طور کامل مطابقت دارد، ویژگی مخلوط Z mix به صورت تعریف می شود
(10-3)
مولر جزئی گونه i کجاست :(10-4)
تعریف خواص مولی جزئی را می توان با استفاده از مشتقات کسر مولی بازنویسی کرد:
(10-5)
هنگامی که سیستم تا حدی جفت شده است، به این معنی که برخی از گونه ها، اما نه همه، جفت شده اند، ویژگی مخلوط با فرض اختلاط ایده آل محاسبه می شود:
(10-6)
با استفاده از خصوصیات گونه خالص مخلوط Z i = Z ( T , P , x i = 1 , 0 , … , 0 ) .
