批处理反应堆用于制造精美的化学，药品和食品工业中的各种产品。乐动体育app无法登录在某些情况下，精细的化学处理可能需要比批处理反应器所能提供的更一致的操作条件，并且连续的板反应器可能会更好地控制该过程。化学建模可以帮助设计用于热控制和产品纯度的连续板反应器。
批处理反应堆与连续反应器
化学工业中最常见的反应堆是储罐反应堆，可用作批处理反应堆或连续反应器。批处理反应堆处理反应物一次一批连续反应堆携带恒定流动的反应物，并具有连续的稳态产生。
批处理反应器用于从混合到结晶的一系列单元操作，并能够在同一容器中执行一系列不同的反应。由于这些能力，它们对于测试新工艺和制造昂贵的产品非常有用，这些产品量相对较小。乐动体育app无法登录例如，它们用于精细的化学品行业，其中相同的反应堆可用于多个工艺（一次）。此外，某些化学物质不适合连续过程。批处理反应器是例如发酵过程中的可靠选项，甚至可以产生较高的转换数字来缓慢反应，您只需允许该过程运行直到完成。
在Comsol®软件中模拟的批处理反应器混合器的图像。
连续反应器通常是连续过程的一部分，该过程以稳态运行，并且可能会在不中断的情况下进行多个月。它们是生产散装化学物质和石化物质的最常用选择，其中量比精美的化学，药品和食品工业大几个数量级。
板反应堆
一种类型的反应器用作精细化学工业中储罐反应堆的替代方法：板反应堆。虽然昂贵，但有时候板反应堆是确保高质量产品的最佳选择。乐动体育app无法登录由于这种类型的反应器用于相对较慢的反应，因此它的起作用就像一个非常长的管状反应器，其停留时间相对较大。
板反应器很少用于大量工艺，因为它们会产生大量大量泵送功率的压力损失。当制造温度或成分敏感的产品时，它们是储罐反应堆的替代品，无论该过程是批处理或连续的。乐动体育app无法登录板反应堆是精细化学，药物和食品加工应用中的一个不错选择，其中质量非常重要，例如牛奶，啤酒或果汁的巴氏杀菌。
通过典型板反应器中的单元电池的流动模型。
使用化学反应工程模块，是comsolMultiphysics®软件，我们可以分析连续板反应器设计中的反应流。
用COMSOLMultiphysics®在板反应堆中建模化学生产
在对反应堆板和冷却/加热板进行建模时，我们可以将模型设置视为热交换器模型，因为板彼此堆叠在一起。下面的模型的3D几何形状显示了反应器板的绕组内部。在模型的左侧，有两个入口流可以进入系统：
- 入口I，A + B，在反应堆的顶部
- 入口II，B，反应器中的较低
还表示热交换区，因为它们会影响模型的外边界。
在此示例中，在水溶液中存在两个放热反应。第一反应生成所需的产品D（A + B产生D）。在第二个反应中，所需的产物与B反应以产生不需要的产品U（D + B产生U）。
设计目标是避免在板反应堆中产生不需要的产品。请记住，反应既是放热的，因此容易到失控的温度，我们需要找到一种方法来消散反应的热量，以便第一个反应可以稳定地进行，同时抑制第二个反应。可以通过冷却介质实现此结果。反应器的后半部分在比上半场低的温度下以冷却介质交换热量。
接下来，我们使用：
- 层流界面，模拟动量传输（流体流）Navier-Stokes方程处于稳定状态
- 流体中的传热界面，建模能量平衡
- 稀释物种的运输接口，建模传质在反应堆域中，考虑对流和扩散
有关这三个接口的边界条件的更多信息，请参阅该模型文档板反应器教程中的精细化学生产。
仿真结果
让我们看一下反应器板中流体流的流线。如下所示，在左侧，反应物A的浓度由颜色尺度表示。我们可以看到，在反应物A的入口点（入口I）处的浓度要高得多，并且在流向底部时减小。第二项研究的结果在下面的右侧显示了反应物浓度B的等音表面。请注意，Inlet II处的注射流与主流如何混合，导致反应物B的分布在反应堆的下部更均匀。总体而言，我们可以看到化学反应在整个反应器体积上消耗了反应物。
流体流的流线，具有反应物a的浓度A，用颜色指示（左）；反应物B的浓度（mol/m3）跨反应堆体积（右）。
最后，我们可以检查整个板上的温度分布，下面由水平和垂直切割平面表示。这些结果有助于我们查看由于模型中实现的冷却介质，因此在整个反应堆中排出的热量如何迅速冷却。
反应器板中的温度分布。
该示例模型可以用作指南，以设置和求解反应堆系统中的耦合流，质量和能量传输方程。借助Comsol®软件的化学建模功能，您可以进一步开发板反应堆设计，以帮助预测精细的化学反应并提高产品质量。
下一步
尝试自己对板反应堆进行建模：下面的按钮将您带到应用程序库，您可以在其中访问MPH文件和逐步建模说明。
进一步阅读
在以下博客文章中了解有关化学反应和过程建模的更多信息：
评论（1）
Yash Saraf
2020年2月28日一个非常有用和有益的博客。对板反应堆中的精细化学产生有了更多的了解
https://www.sarex.com/fine/