结晶建模

可以采用两种方式对晶体增长建模：浓度驱动（溶质结晶）模型和温度驱动（熔体结晶）模型。晶体增长模型还使用相应的成核模型。

此过程中的步骤用于接续颗粒流体建模中的步骤 16。

溶质结晶是常用的工艺过程，例如在制药行业中使用（Woo，[575]）。在此过程中，复合物（溶质）溶解在另一种液体（溶剂）中。当温度下降或添加反溶剂时，溶质浓度变得高于饱和浓度 - 此时开始结晶。晶体的面网格增长率是浓度过饱和的函数。

熔体结晶可能发生在单组分液体中（例如，水中形成冰）。在液体中溶解的外加剂也十分重要。首先，外加剂降低了饱和温度。例如，海水冻结温度低于淡水冻结温度。其次，晶体的成分与熔体的成分不同。例如，熔体结晶过程可用于水的淡化。

要对晶体增长建模：

  1. 对于溶剂/溶质或熔融相，执行以下操作：
    1. 在相模型选择对话框中，激活以下相模型：

      材料：多组分液体

      能量：分离流体温度

      反应期：非反应

      状态方程：恒密度

      可选模型：壁面距离

    2. 指定液体材料组分。
      对于溶质结晶应用，指定溶剂和溶质组分。对于熔体结晶应用，指定液体组分和外加剂组分。
    3. 指定每个组分的相应材料属性。
  2. 对于晶体相，执行以下操作：
    1. 在相模型选择对话框中，激活以下相模型：

      材料：颗粒

      能量：分离流体温度

      可选模型：壁面距离

    2. 在 Phase Model Selection(相模型选择) 对话框中，选择要用于晶体成核的颗粒尺寸分布。

      可选模型：颗粒尺寸分布

      颗粒尺寸分布：自适应多尺寸组或 S-Gamma。

      对于自适应多尺寸组模型速度选项，支持单速（默认设置）和多速。

    3. 指定颗粒材料组分。
      对于溶质结晶应用，颗粒材料为溶质组分。对于熔体结晶应用，颗粒材料为液体组分。
    4. 指定相应的材料属性。
      生成热是重要的材料属性。指定的值必须与相应液相组分中指定的值一致。
  3. 右键单击模型 > 多相流相互作用 > 相间相互作用节点，然后选择新建 > [液相] > [颗粒相]。
  4. 打开相间相互作用模型选择对话框，在相间质量传递率组合框中激活相应的晶体增长模型：
    • 单组分晶体增长
    • 从熔体的单组分晶体增长
  5. 在可选模型组合框中，激活颗粒尺寸分布成核模型：
    • MuSiG 成核
    • S-Gamma 成核
    可用模型对应于颗粒相中激活的颗粒尺寸分布模型。
  6. 在成核组合框中，激活质量传输成核模型：结晶成核。
    可用模型对应于相间相互作用中激活的相间质量传输模型，在此例中为晶体生长。

所需的熔体结晶设置类似于所需的溶质结晶设置，但有两个显著区别：

  • 提供了平衡温度而不是平衡浓度。
  • 不需要连续相舍伍德数和表面亚松弛因子。

    忽略大量液体和晶体表面的任何溶质浓度差异。

  1. 指定单组分晶体增长模型属性：
    • 设置溶质组分以指定结晶的液体组分。
    • 仅对于单组分晶体增长模型，设置表面亚松弛因子。
    • 仅对于从熔体的单组分晶体增长模型，设置参考温度。
    请参见单组分晶体增长模型属性。
  2. 在单组分晶体增长模型子节点中，进行以下设置：

    • 连续相努赛尔数

      请参见努赛尔数属性。

    • 连续相舍伍德数。

      此设置仅应用于单组分晶体增长模型。

      请参见舍伍德数属性。

    • 平衡浓度（对于单组分晶体增长模型）

      平衡温度（对于从熔体的单组分晶体增长模型）

    • 增长指数、增长前因子、溶解指数和溶解前因子。

      请参见晶体增长模型控制。

  3. 指定成核模型参数。
    对于所有成核模型，成核速率和核直径为必需。

    结晶成核还将成核速率浓度导数和成核速率温度导数项用于线性化目的。

    请参见成核模型控制。

返回颗粒流体建模，然后继续执行步骤 17。