Статьи автора

Исследование качества микросмешения в одноступенчатом микрореакторе с интенсивно закрученными потоками

Номер выпуска 6 от 16.09.2025

В статье рассматриваются результаты экспериментального и численного исследования гидродинамических характеристик вихревого струйного микрореактора – микро-ВСА-1, одна из областей применения которого – синтез оксидных материалов (например, перовскитоподобных материалов для солнечных панелей). Исследованы скорость диссипации энергии и качество микросмешения (с использованием йодид-иодатной методики) при различных способах подачи растворов в микро-ВСА-1 и в Т-образном миллиреакторе. Численное моделирование позволило выявить объемы с наибольшей скоростью диссипации энергии. Показано, что качество микросмешения в микро-ВСА-1 существенно выше, чем в Т-образном миллиреакторе, что обусловлено, среди прочего, локализацией зоны с наибольшей скоростью диссипации энергии вблизи горловины микро-ВСА-1.

5 0

Исследование микросмешения в микрореакторе с встречными интенсивно закрученными потоками

Номер выпуска 2 от 16.09.2025

Выполнено сравнительное исследование микросмешения в микрореакторе со встречными интенсивно закрученными потоками (микро-ВСА-ВЗП) при различных способах подачи потоков с использованием йодид-иодатной методики. Найдена зависимость качества микросмешения (так называемого индекса сегрегации) от удельной скорости диссипации энергии для трех способов подачи растворов в аппарат. В первом и втором способах растворы подаются в тангенциальный и осевой патрубки левой и правой камер аппарата соответственно (соответствует условиям смешения в одноступенчатом микрореакторе микро-ВСА-1). В третьем случае растворы подаются в два тангенциальных патрубка, оба потока интенсивно закручиваются и смешиваются в ограниченном объеме, при этом осевые и окружные компоненты скоростей направлены навстречу друг другу. В третьем случае качество микросмешения оказалось до 10 раз выше (при заданном значении удельной скорости диссипации энергии), чем в первых двух, и до 2400 раз выше, чем в аппарате с магнитной мешалкой. Таким образом, реализация смешения встречных закрученных потоков обеспечивает улучшение качества микросмешения, по сравнению с другими типами микрореакторов с закрученными потоками. Обнаружен эффект снижения показателя степени до ≈ 2.2 в формуле, связывающей удельную скорость диссипации энергии с суммарным расходом растворов, который может быть объяснен взаимным гашением момента количества движения при взаимодействии двух вихрей. Полученные результаты позволяют объяснить влияние условий микросмешения на синтез наноразмерных частиц из растворов.

2 0

О влиянии распределения удельной скорости диссипации на эффективность массопереноса в аппаратах с жидкофазными средами

Номер выпуска 6 от 16.09.2025

Выполнен теоретический анализ влияния распределения локальной удельной скорости диссипации энергии на удельную поверхность контакта фаз, поверхностный и объемный коэффициенты массоотдачи в аппаратах с гетерофазными процессами и жидкой сплошной фазой, а также на качество смешения в аппаратах с гомофазными реакциями в жидкой фазе. Показано, что среднее по объему аппарата значение удельной скорости диссипации энергии не является полноценным критерием для оценки полезного эффекта, поскольку не учитывает, с одной стороны, локальный уровень диссипации энергии в активных зонах, с другой стороны, особенности структуры потоков и локальное время пребывания в активных зонах, в зависимости от геометрии аппарата и способа ввода в него энергии. Обсуждаются предельные случаи: неравномерное распределение энергии при наличии небольшой зоны объема с высокой скоростью диссипации; идеально равномерное распределение энергии по всему объему аппарата. В первом случае существенная часть объема используется неэффективно, во втором случае затрачивается чрезмерное количество энергии. В связи с этим рассматриваются концепции дозированного распределенного ввода энергии для длительных процессов и максимальной концентрации энергии в микрообъеме для быстропротекающих процессов.

1 0