Analysis of a transport equation for molar mass for steady-state simulation of reactive flow with variable, volumetric expansion

C

The CM SAF TOA Radiation Data Record Using MVIRI and SEVIRI

The CM SAF Top of Atmosphere (TOA) Radiation MVIRI/SEVIRI Data Record provides a homogenised satellite-based climatology of TOA Reflected Solar (TRS) and Emitted Thermal (TET) radiation in all-sky conditions over the Meteosat field of view. The continuous monitoring of these two components of the Earth Radiation Budget is of prime importance to study climate variability and change. Combining the Meteosat MVIRI and SEVIRI instruments allows an unprecedented temporal (30 min/15 min) and spatial (2.5 km/3 km) resolution compared to, e.g., the CERES products. It also opens the door to the generation of a long data record covering a 32 years time period and extending from 1 February 1983 to 30 April 2015. The retrieval method used to process the CM SAF TOA Radiation MVIRI/SEVIRI Data Record is discussed. The overlap between the MVIRI and GERB instruments in the period 2004–2006 is used to derive empirical narrowband to broadband regressions. The CERES TRMM angular dependency models and theoretical models are respectively used to compute the TRS and TET fluxes from the broadband radiances. The TOA radiation products are issued as daily means, monthly means and monthly averages of the hourly integrated values (diurnal cycle). The data is provided on a regular grid at a spatial resolution of 0.05 degrees and covers the region 70 ∘ N–70 ∘ S and 70 ∘ W–70 ∘ E. The quality of the data record has been evaluated by intercomparison with several references. In general, the stability in time of the data record is found better than 4 Wm −2 and most products fulfill the predefined accuracy requirements

Steady-state simulation of reactive flow with fundamental models and strong interaction, applied to catalytic cracking

Computersimulaties zijn erg nuttig voor het ontwerp en de optimalizatie van grote, scheikundige processen. Ruwweg gesteld is de betrouwbaarheid van simulaties hoger naarmate de modellen fundamenteler zijn. Een simulatie met fundamentele modellen is echter moeilijk en erg tijdrovend. Van de vele uitdagingen die een dergelijke simulatie biedt, worden er in dit proefschrift drie bestudeerd. Het enorme aantal vergelijkingen vraagt om een oplossingstechniek die zo efficiënt mogelijk met de beschikbare rekenkracht omspringt. Door een slimme opdeling van vergelijkingen voor de stroming en vergelijkingen voor de reacties, wordt de beschikbare rekenkracht optimaal ingezet. De voorgestelde oplossingstechniek wordt in dit werk toegepast op de simulatie van een industriële riserreactor voor katalytisch kraken. Ondanks de opdeling van de vergelijkingen, is de oplossingsmethode geschikt voor simulaties waarbij de reacties een grote invloed hebben op de stroming. Door het invoeren van een nieuwe vergelijking voor de gemiddelde molaire massa van het gas, is het mogelijk om een robuust convergentiegedrag te verkrijgen. Tenslotte worden ook enkele aspecten van de toepassing van het single-event microkinetisch model voor katalytisch kraken besproken. Een integratiemethode wordt geselecteerd op basis van minimale rekentijd. Voor de modellering van de verdamping van de vloeistof wordt een systematische methode voorgesteld voor het schatten van de fysische eigenschappen van alle moleculen, en wordt een uitdrukking voorgesteld voor de massaoverdracht van individuele componenten tussen vloeistof en gas.Computer simulations are valuable tools for the design and optimization of large, chemical processes. Broadly speaking, the reliability of such simulations increases as the models underpinning them become more fundamental. However, simulations using fundamental models are challenging and very time-consuming. This dissertation studies three of the many challenges that such simulations may present. The very large number of equations requires a solution method that uses the available computing power as efficiently as possible. Distinguishing between equations for flow and equations for reactions allows to use the computing power optimally. The proposed solution technique is applied to the simulation of an industrial riser reactor for catalytic cracking. Despite the distinction between equations for flow and reaction, the solution method is effective for simulations exhibiting large feedback of the reactions on the flow. Introducing a new equation for the mean molar mass of the gas mixture, robust convergence behaviour is obtained. Finally, some aspects of the application of the single-event microkinetic model for catalytic cracking are discussed. An integration method has been selected because of its minimal computing time demands. For the modelling of liquid vaporization, a systematic method has been proposed for the estimation of the physical properties of all molecules, and an expression has been suggested for the mass transfer of individual components between the liquid and the gas phase