Моделювання об’єктів з розподіленими параметрами в середовищі COMSOL Multiphysics

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorТріщ, Віталій Русланович
dc.contributor.authorКовалюк, Дмитро Олександрович
dc.date.accessioned2026-04-02T08:34:30Z
dc.date.available2026-04-02T08:34:30Z
dc.date.issued2025
dc.description.abstractУ статті розглянуто математичне моделювання процесу три-риформінгу метану (ТРМ) на основі феномену консервативно-збуреної рівноваги (CPE). Запропоновано комплексний підхід до моделювання реактора ТРМ в середовищі COMSOL Multiphysics з інтеграцією даних, отриманих у DWSIM та MATLAB. Отримано та досліджено модель реактора ідеального витіснення як об’єкту з розподіленими параметрами, що враховує тепломасообмінні процеси та кінетику хімічних реакцій. Продемонстровано досягнення надрівноважних концентрацій цільового продукту у перехідних CPE-режимах, що суттєво підвищує ефективність процесу. На основі отриманих температурних профілів та аналізу розподілу потоків розроблено стратегію автоматизованого керування реактором, спрямовану на підтримку оптимальних умов проведення реакцій. Встановлено, що застосування запропонованого підходу забезпечує стабільний температурний режим без різких перепадів температур по довжині реактора, що сприяє підвищенню продуктивності та енергоефективності процесу. Отримані результати мають практичне значення для автоматизації складних термохімічних систем з розподіленими параметрами та оптимізації їх температурних режимів.
dc.description.abstractotherThe article examines the mathematical modeling of the methane tri-reforming (TRM) process based on the conservative-perturbed equilibrium (CPE) phenomenon. A comprehensive approach to modeling the TRM reactor in the COMSOL Multiphysics environment with integration of data obtained in DWSIM and MATLAB is proposed. A model of a plug flow reactor as an object with distributed parameters was obtained and studied, taking into account heat and mass transfer processes and chemical reaction kinetics on a nickel catalyst. The possibility of achieving super-equilibrium concentrations of the target product in transient CPE modes is demonstrated, which significantly increases the process efficiency. Based on the obtained temperature profiles and flow distribution analysis, a strategy for automated reactor control has been developed, aimed at maintaining optimal reaction conditions. It was established that the application of the proposed approach provides a stable temperature regime without sharp temperature drops along the reactor, which contributes to increased productivity and energy efficiency of the process. Temperature distributions of the coolant and gas mixture were obtained both along the length and in the cross-section of the reactor. This allows maintaining an optimal temperature distribution, avoiding overheating (energy efficiency) and ensuring a greater yield of the target product due to the conservative-perturbed equilibrium effect.The numerical methods such as finite difference method and finite element method, widely used for modeling heat and mass transfer processes, are implemented in various software packages, including MATLAB, ANSYS, and COMSOL Multiphysics, which allow for accurate calculations of process dynamics in reactors. The obtained results have practical significance for the automation of complex thermochemical systems with distributed parameters and optimization of their temperature regimes.
dc.format.pagerangeС. 53-59
dc.identifier.citationТріщ, В. Р. Моделювання об’єктів з розподіленими параметрами в середовищі COMSOL Multiphysics / Тріщ В. Р., Ковалюк Д. О. // Вісник НТУУ «КПІ ім. Ігоря Сікорського». Серія «Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження». – 2025. – № 2(24). – С. 53-59. – Бібліогр.: 10 назв.
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/2617-9741.2.2025.333974
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/79921
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.relation.ispartofВісник НТУУ «КПІ ім. Ігоря Сікорського». Серія «Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження», № 2(24), 2025
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.subjectмоделювання
dc.subjectоб'єкти з розподіленими параметрами
dc.subjectтри-риформінг метану
dc.subjectпрограмні засоби
dc.subjectCOMSOL Multiphysics
dc.subjectавтоматизоване керування
dc.subjectенергоефективність
dc.subjectmodelling
dc.subjectdistributed parameter systems
dc.subjectmethane tri-reforming
dc.subjectsoftware tools
dc.subjectautomated control
dc.subjectenergy efficiency
dc.subject.udc004.94:681.3.06
dc.titleМоделювання об’єктів з розподіленими параметрами в середовищі COMSOL Multiphysics
dc.title.alternativeModeling of distributed parameter objects in COMSOL Multiphysics
dc.typeArticle

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
53-59.pdf
Розмір:
1.02 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Вісник НТУУ «КПІ ім. Ігоря Сікорського». Серія «Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження»: збірник наукових праць, № 2 (24)