ПРОЦЕССЫ ДИСПЕРГИРОВАНИЯ И МАССОПЕРЕНОСА ПРИ ТЕЙЛОРОВСКОМ РЕЖИМЕ ТЕЧЕНИЯ В МИКРОРЕАКТОРАХ тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.08, кандидат наук Светлов Станислав Дмитриевич

• Светлов Станислав Дмитриевич
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Светлов Станислав Дмитриевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ГИДРОДИНАМИКА И МАССООБМЕН В МИКРОКАНАЛАХ: СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1 Области применения микрореакторов

1.2 Гидродинамика двухфазных течений в микроканалах

1.2.1 Критерии перехода к микромасштабу

1.2.2 Режимы течения в каналах малого диаметра

1.2.3 Скорость пузырей и капель

1.2.4 Толщина пленки

1.2.5 Длины снарядов и слагов

1.2.6 Виды диспергаторов и механизмы формирования снарядов дисперсной фазы

1.2.7 Тейлоровские вихри, скорость и время циркуляции

1.3 Массообмен при снарядном режиме течения

1.3.1 Сравнение микрореакторов с классическим массообменным оборудованием

1.3.2 Методы, применяемые при исследовании массообменных характеристик в микрореакторах

1.3.3 Направления исследований массообмена в микрореакторах

1.3.4 Коэффициент массоотдачи

1.3.4.1 Системы газ-жидкость- твердое

1.3.4.2 Массоперенос в системе жидкость-жидкость

Выводы по главе

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИКИ В МИКРОРЕАКТОРЕ И СООСНО-СФЕРИЧЕСКОМ ДИСПЕРГАТОРЕ

2.1. Диспергатор соосно-сферического типа для создания устойчивого и равномерного снарядного режима течения в микроканале

2.1.1 Разработка соосно-сферического микродиспергатора

2.1.2 Карта режимов течения в микроканале соосно-сферического диспергатора

2.1.3 Поиск оптимального положения иглы для ввода дисперсной фазы в соосно-сферическом

диспергаторе

2.1.4 Механизмы формирования пузырей в соосно-сферическом диспергаторе

2.1.5 Длины пузырей газа и слагов, генерируемых в соосно-сферическом диспергаторе

2.4 Выводы по главе

ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИКИ И МАССООБМЕНА В МИКРОРЕАКТОРЕ И СООСНО-СФЕРИЧЕСКОМ ДИСПЕРГАТОРЕ

3.1 Моделирование формирования пузырей в соосно-сферическом диспергаторе

3.1.1 Методы моделирования гидродинамики в COMSOL Multiphysics

3.1.2 Геометрия модели

3.1.3 Расчетная сетка

3.1.4 Начальные и граничные условия

3.1.6 Допущения задачи гидродинамики в COMSOL

3.1.5 Результаты моделирования

3.1.5.1 Отрыв пузырей и время их формирования

3.2 Моделирование массоотдачи от стенки капилляра в условиях снарядного режима течения газожидкостной смеси

3.2.1 Трехслойная модель циркуляционного течении слага

3.2.2 Математическое описание задачи массообмена и основные допущения

3.2.3 Начальные и граничные условия задачи массоотдачи

3.2.4 Методы решения

3.2.5 Результаты расчетов

3.2.5.1 Распределения концентрации и скорость накопления вещества в жидкой фазе

3.2.5.2 Коэффициент массоотдачи

3.2.5.3 Влияние физико-химических свойств фаз на коэффициент массоотдачи

3.2.5.4 Влияние диаметра капилляра и скорости жидкости в слаге на коэффициент массоотдачи

3.2.5.5 Влияние длины слага на коэффициент массоотдачи

3.2.5.6 Время циркуляции

3.3 Выводы по главе

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МАССООБМЕНА С ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИЕЙ

4.1 Алкилирование 5-фенилтетразола в условиях микрореактора

4.2 Ацилирование в системе жидкость-жидкость в условиях микрореактора

4.3 Алкилирование натриевой соли 5-нитротетразола диметилсульфатом в двухфазной системе

вода - хлористый метилен

4.4 Выводы по главе

ГЛАВА 5. МЕТОДИКА РАСЧЕТА МИКРОРЕАКТОРОВ ДЛЯ СИСТЕМ ЖИДКОСТЬ-ЖИДКОСТЬ И ЖИДКОСТЬ-ГАЗ ПРИ ТЕЙЛОРОВСКОМ РЕЖИМЕ ТЕЧЕНИЯ

5.1 Исходные данные и цели расчета

5.2 Алгоритм расчета

5.3 Рекомендации по повышению удельной поверхности контакта фаз

5.4 Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ПРИЛОЖЕНИЕ В

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «ПРОЦЕССЫ ДИСПЕРГИРОВАНИЯ И МАССОПЕРЕНОСА ПРИ ТЕЙЛОРОВСКОМ РЕЖИМЕ ТЕЧЕНИЯ В МИКРОРЕАКТОРАХ»

ВВЕДЕНИЕ

Одним из наиболее распространённых типов химического оборудования являются реакторы с перемешивающими устройствами, насадочные и тарельчатые массообменные колонны. Аппараты этих типов используются многие десятилетия, а поэтому методики их расчета давно являются общепринятыми и обладают высокой степенью достоверности. Однако оборудование этих типов обладает рядом существенных недостатков, таких как неравномерность распределения вводимой энергии по объему аппарата, наличие движущихся частей в реакционном пространстве, широкий разброс времени пребывания. Все это приводит к снижению показателей тепло- и массообмена, неоправданно большим потребляемым мощностям и росту стоимости конечных продуктов. Кроме этого, для многих типов химических процессов характерны повышенные требования к взрыво- и пожаробезопасности, удовлетворение которым при переходе от лабораторных установок к промышленным, ведет к росту затрат на герметизацию (особенно в аппаратах с мешалками), а иногда к невозможности выполнения некоторых требований (например, не превышение критического диаметра).

В последние несколько десятилетий, во многих областях техники широкое развитие получили микротехнологии, включая микрофлюидные аппараты. В области химического оборудования миниатюризация привела к созданию уникального класса аппаратов -микрореакторов. Их отличительной особенностью по сравнению с традиционным химическим оборудованием являются малые поперечные размеры реакционного пространства (не более 2-3 мм). Наиболее простая конструкция микрореактор представляет собой канал в трубке или на плоской пластине, внутри которого осуществляется химические процессы. Микрореакторы пригодны для проведения реакций в гомофазных и многофазных системах, например, газ-жидкость, жидкость-жидкость, газ-жидкость-твердое.

Актуальность. Активное развитие химии высокоазотистых соединений, в том числе для использования в качестве полупродуктов в фармацевтической промышленности, привело к появлению и интенсивному применению тетразолов - гетероциклических соединений азота. Тетразолы - уникальные по свойствам вещества, рекомендованные ВОЗ и FDA для создания фармацевтических субстанций нового поколения. Тетразольное кольцо входит в состав молекул современных гипотензивных, противовирусных, противоаллергических и ноотропных средств, а также средств компьютерной томографии, диагностических комплексов, материалов медицинского назначения. Однако, производство данных веществ, осуществляемое традиционно в классических аппаратах с мешалками, является взрывоопасным и токсичным и требует применения катализатора межфазного переноса для проведения гетерофазных реакций. Вместе

с тем, применение микрореакторов позволит повысить эффективность синтеза высокоазотистых соединений, а в некоторых случаях полностью отказаться от использования дорогостоящих катализаторов межфазного переноса, что снизит стоимость конечного продукта. Разработка способов синтеза высокоазотистых соединений с применением микрореакторов является актуальной задачей.

Степень разработанности темы. Наиболее распространенными темами мировых научных публикаций в области гидродинамики микрореакторов являются исследования так называемого снарядного режима течения, включающие в себя определение длин снарядов дисперсной и сплошной фаз, измерение толщины пленки сплошной фазы вокруг снарядов дисперсной фазы, вычисление скорости снарядов дисперсной фазы. Отдельное внимание заслуживает направление исследований, связанных с описанием областей существования снарядного режима течения.

Исследования массообмена в микроаппаратах, как и в традиционных аппаратах, можно разделить на проводимые с модельным средами, например, в системе «раствор №ОН - бензойная кислота», индикаторы различных видов и пр.) и исследования, целью которых является определение возможности и эффективности применения микрореакторов для проведения реальных процессов, востребованных в промышленности. Первая группа исследований направлена на получение экспериментальных зависимостей для расчета массообменных характеристик. Исследования второй группы не так многочисленны, а упоминания о синтезе производных тетразолов практически отсутствуют.

Цели и задачи. Целью данной диссертационной работы являлась разработка микрореакторных устройств для повышения эффективности массообменных процессов и поиск оптимальных условий их работы.

Для достижения указанной цели решались следующие задачи:

1. Разработка новой конструкции микродиспергатора для создания устойчивого снарядного режима течения;

2. Построение карты режимов течения в микроканале, оснащенном соосно-сферическим микродиспергатором для определения области существования снарядного режима течения;

3. Определение оптимальных положений иглы для ввода газа, обеспечивающих узкий диапазон размеров генерируемых пузырей и слагов и стабильность режима течения;

4. Получение критериальных уравнений для расчета длин пузырей и слагов, генерируемых в соосно-сферическом диспергаторе;

5. Выявление механизмов формирования пузырей в соосно-сферическом диспергаторе экспериментальным путем и при помощи методов численного моделирования;

6. Проведение химических реакций в системе жидкость-жидкость в микрореакторе и оценка количественных характеристик массопереноса в условиях снарядного режима течения;

7. Разработка математической модели массопереноса в условиях снарядного режима течения для детального изучения механизмов массопередачи и определения оптимальных условий работы микрореакторного оборудования;

8. Построение инженерных методик расчета микрореакторного оборудования.

Научная новизна.

• Разработан впервые соосно-сферический диспергатор для создания устойчивого снарядного режима течения в широком диапазоне расходов фаз;

• Для соосно-сферического диспергатора определены оптимальные положения конца иглы для ввода дисперсной фазы относительно зоны сферического расширения канала для создания равномерного снарядного режима течения;

• Впервые получены уравнения для расчета длин пузырей и слагов, генерируемых в соосно-сферическом диспергаторе;

• Подтверждена возможность и эффективность микрореакторного синтеза таких азотистых соединений как 1,2-метил-5-фенилтетразола, 2,5-дизамещенных-1,3,4-оксадиазолов, 2-метил-5-нитролтетразола в гетерофазных системах. Доказана возможность проведения процесса алкилирования 5-фенил-тетразола без использования катализатора межфазного переноса в микрореакторе;

• На основании трехслойной модели циркуляционного течения в слаге построена квазиодномерная математическая модель массоотдачи от стенки капилляра к жидкостному слагу в условиях снарядного режима течения. Разработанная модель позволила определить оптимальные скорости течения двухфазной смеси и диаметры капилляра в системе газ-жидкость-твердое при массоотдаче от иммобилизованного на стенках микроканала катализатора.

Теоретическая и практическая значимость. Разработанный микродиспергатор позволяет расширить диапазон устойчивой работы микрореакторного оборудования для проведения гетерофазных процессов в системах газ-жидкость и жидкость-жидкость.

Результаты в области диспергирования и массопереноса в микроканалах являются существенным вкладом в теорию микрореакторов в областях гидродинамики и массообменных процессов. Применение полученных в диссертационной работе результатов позволит снизить

себестоимость производных азотосодержащих веществ (лекарственных препаратов, энергонасыщенных материалов) за счет отказа от применения катализатора межфазного переноса (или снижения его потребности). «Научно-производственная фирма «КЕМ» проявила заинтересованность в проведении технических испытаний, предложенных микрореакторных методов синтеза высокоазотистых соединений в масштабах пилотной и опытно-промышленной установки.

Разработанная инженерная методика расчета микрореакторов является ценной с точки зрения методологии расчетов химического оборудования.

Методология и методы исследования. Гидродинамические характеристики соосно-сферического диспергатора, а именно режимы течения, механизмы формирования пузырей, длины снарядов и слагов были определены путем анализа цифровых фотографий высокого разрешения, полученных при помощи профессиональной фотоаппаратуры Canon. Расходы фаз определялись при помощи расходомеров термоанемометрического типа Honeywell 5000, сигнал с которых обрабатывался при помощи аналого-цифрового преобразователя L-card E14-140 и регистрировался программным обеспечением Power Graph.

Исследование механизмов формирования снарядов дисперсной фазы было проведено численно, при помощи программного пакета COMSOL Multiphysics.

Исследование массообмена в условиях гетерофазной системы вода-хлористый метилен с получением 1,2-метил-5-фенилтетразола, 2,5-дизамещенных-1,3,4-оксадиазолов, 2-метил-5-нитротетразола осуществлялось с применением современного оборудования для количественного анализа получаемых проб методами высокоэффективной жидкостной хроматографии и УФ-спектроскопии.

Математическая модель массоотдачи от стенки капилляра построена на основе решения уравнения конвекции и диффузии методом конечных разностей.

Положения, выносимые на защиту:

• Результаты исследования области существования снарядного режима течения соосно-сферического диспергатора, длин генерируемых в нем пузырей и слагов, выбора оптимального положения иглы для ввода дисперсной фазы;

• Математическая модель массоотдачи от стенки капилляра и результаты расчета коэффициента массоотдачи для трехфазной системы газ-жидкость-твердое;

• Результаты исследования массообмена в гетерофазной системе вода-хлористый метилен для реакций алкилирования и ацилирования с получением 1,2-метил-5-фенилтетразола, 2,5-

дизамещенных-1,3,4-оксадиазолов, 2-метил-5-нитролтетразола и сравнение эффективности микрореактора для проведения этих процессов с емкостными аппаратами; • Инженерная методика расчета микрореакторов для проведения химических процессов в системах газ-жидкость и жидкость-жидкость.

Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность полученных результатов обеспечивается значительным объемом экспериментальных данных и подтверждается хорошей сходимостью с данными, найденными в литературе по тематике исследования. Кроме того, достоверность обеспечивается применением современных измерительных приборов и оборудования. Основные положения и результаты диссертационной работы были представлены на международных и всероссийских конференциях: «International Conference on MicroReaction Technology» (Будапешт, Венгрия, 23-25 июня 2014г.); «15th European Conference on Mixing» (Санкт-Петербург, 28 июня - 3 июля 2015г.); 10th European Congress of Chemical Engineering (Ницца, Франция, 27 сентября - 1 октября 2015г.); «Научно-практическая конференция, посвященная 187-й годовщине образования СПБГТИ(ТУ)», (Санкт-Петербург, 26 ноября, 3-4 декабря 2015г.); «Конкурс проектов молодых ученых, Международная выставка Химия 2016», (Москва, 19-22 сентября, 2016г.); «Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Неделя науки», (Санкт-Петербург, 5-7апреля 2017г.).

ГЛАВА 1. ГИДРОДИНАМИКА И МАССООБМЕН В МИКРОКАНАЛАХ:

СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1 Области применения микрореакторов

Существенными преимуществами микрореакторов являются компактность; высокие коэффициенты тепло- и массопереноса; развитые удельные поверхности контакта фаз и теплообмена; узкое распределение времени пребывания фаз в аппарате и обусловленная этим высокая селективность реакций; легкое управление температурным режимом в реакторе за счет малой тепловой инерционности аппарата; высокое качество перемешивания жидкости [1, 2]. Немаловажной их особенностью является исключительно высокая безопасность при работе с взрывоопасными средами, связанная с тем, что поперечный диаметр микроканалов не превышает 2-3 мм (а в отдельных случаях может достигать 10-20 мкм), что существенно снижает риск распространения детонации в реакционном объеме.

Авторами работы [3] описан синтез ряда 5R-тетразолов в проточном микрореакторе. Азидирование нитрилов проводили NN3 в присутствии ZnBr2 в системе №метилпирролидон -вода при 190 °С. Показано, что в условиях проточного микрореактора возможно получать 5R-тетразолы с высокими выходами при практически эквимолярном соотношении реагентов: нитрил - азид (1.0:1.05). Кроме того, достоинствами данного метода является безопасность процесса ввиду незначительного накопления в системе азотистоводородной кислоты и быстрота протекания реакции (20-30 мин.). Однако необходимо отметить, что количественных исследований кинетики азидирования нитрилов в условиях микрореактора проведено не было. Известны примеры успешного применения микрореакторов в тонком органическом синтезе [4, 5,6].

Доку с соавторами [7] провели обобщение возможных применений микрореакторов. Среди перспективных областей применения они выделяют органические микросинтезы в фармацевтических производствах, особенно на этапах разработки новых лекарственных препаратов, в которых не требуется большое количество вещества [8-12]. наиболее ярким преимуществами таких микросистем являются уменьшение отходов производства (за счет снижения реакционного объема), эффективный отвод/подвод тепла. Целый ряд реакций успешно проведен в системах, состоящих из несмешивающихся фаз, например, газ-жидкость [13-16], жидкость-жидкость [17-19], и газ-жидкость-твердое [20-21].

Одно из развитых направлений исследований в области микрореакторов являются монолитные катализаторы, представляющие собой блок параллельных соединенных капилляров,

внутренняя поверхность которых покрыта катализатором (например, Pd, Pt). В своем обзоре Кройцер и др. [22] приводят несколько примеров успешного применения монолитных микрореакторов для интенсификации процессов массообмена, среди которых гидрирование нитроароматических соединений [23], гидрирование 2-этил гексенала [24], производства антрахинонов [25], гидрирование стирола [26, 27], а-метилстирола [28], циннамальдегида, глюкозы, бензальдегида [29], а также окисление циклогексанона [30] и ферментативные реакции

[31].

Гупта и др. [32] в своей работе приводят некоторые примеры успешного применения снарядного режима течения в различных областях химической промышленности (таблица 1.1).

Таблица 1.1. Области применения снарядного режима течения [32]

Область промышленного применения Упоминания в литературе

Измерение расхода Измерение расхода жидкости [33, 34]

Химические процессы Каталитические покрытия [35]; каталитические реакции [22]; быстрые многофазные реакции, лимитируемые диффузией [36, 37]

Биомедицина Течение крови в капиллярах [38]; проблемы открытия легких [39, 40, 41]; газовая эмболия [42]; автоматические анализаторы [43, 44]

Фильтрация Повышение эффективности микрофильтрации [45, 46]

Охлаждение электроники Охлаждение плотных мультичиповых модулей в суперкомпьютерах, мощных рентгеновских установках и диагностических устройствах [47]

Теплообмен Компактные теплообменники (в том числе для аэрокосмических применений) [48];

Топливные ячейки Топливные элементы на основе метанола [49]

Газовая и нефтяная промышленность Усовершенствование процессов переработки нефти [50]

Приведенные примеры применений указывают на востребованность исследований микрореакторов как аппаратов, применимых к широкому кругу проблем современной химической технологии. Развитие микрореакторных технологий сдерживает отсутствие обобщенных методик расчета и неполное понимание процессов (таких как формирование пузырей и капель дисперсной фазы, процессы массо- и теплопереноса), протекающих в микрореакторах.

1.2 Гидродинамика двухфазных течений в микроканалах

1.2.1 Критерии перехода к микромасштабу

Прежде чем рассматривать особенности течения в трубках малого диаметра, необходимо определить, каналы каких размеров можно считать малыми. В обзоре [32] приведены основные безразмерные величины, характеризующие микротечения. В качестве критериев, оценивающих масштаб течения, предлагаются следующие безразмерные величины:

• Число Рейнольдса Re=Udp/ц - критерий, характеризующий соотношение сил инерции и сил вязкого трения. Преимущественно, в связи с тем, что диаметр каналов микрореакторов d<2-3 мм, режим течения в микроканалах ламинарный (Re<2320). При ламинарном режиме наблюдается упорядоченная картина течения (см. п. 1.2.), характерная только для микроканалов.

• Число Фруда Fr=U2/gd отражает соотношения сил инерции и гравитации. В связи с малыми объемами микроканалов, характерные значения числа Фруда Fr <100 для скоростей менее 1 м/с. Значительное снижение роли массовых сил является одной из основных особенностей течения в капиллярах.

• Число Бонда Bo=gd2Дp/o - соотношение гравитационных и поверхностных сил. В отличие от числа Фруда, число Бонда может быть использовано в качестве критерия микромасштаба. Например, [51] сообщают о критическом числе Бонда, при котором происходит переход от слоистого течения к снарядному, при балансе между силами тяжести и поверхностными силами. В [34] приводят значения критического числа Bo= 0,84.

• Капиллярное число Ca=pU/o - соотношение между силами вязкого трения и силами поверхностного натяжения. Один из важнейших параметров микротечений, который отражает как макрокартину течения (режим течения), так и его микроструктуру (режим обтекания пузырей, толщину пленки, скорость пузырей и др.).

• Число Вебера We=pdU2/o- соотношение сил инерции и поверхностного натяжения. Для микротечений число Вебера дает лучшую характеристику влияния сил инерции, чем число Рейнольдса Re. Нетрудно получитьWe=Re•Ca.

В некоторых работах по микроканалам предпринимаются попытки теоретического и экспериментального определения численного значения приведенных критериев, при которых происходит переход от макро- к микромасштабу. В качестве критерия перехода к микромасштабу

в [51] была предложена критическая толщина пленки жидкости, при которой неупорядоченный режим течения приходит к упорядоченному виду:

Зсги<- I—(1.1)

Авторы [20] предлагают считать микроканалами трубки, с диаметром меньше константы Лапласа:

^ < ^зСрь-рс) (12)

О схожей зависимости сообщают авторы [52], однако для круглых каналов было получено:

" < ^^рг-РСГ (14)

На основе анализа линейной устойчивости упорядоченного режима течения основанном на параметре «нейтральной устойчивости» авторами [53] был получен критерий преобладания сил поверхностного натяжения, представляющий собой модифицированное число Бонда:

(2-)2" >1 (15)

а(.Рь-Рс)й2 > 1 (15)

При этом, роль сил поверхностного натяжения становится преобладающей над массовыми. Авторами [53] определено также влияние диаметра трубок на положения границы перехода к упорядоченному режиму течения.

Как было показано в [32], на определение режима микротечения влияют не столько размеры канала, сколько соотношение сил инерции, гравитации и трения к силам поверхностного натяжения. В микроканалах преобладающими являются именно поверхностные силы. Однако для газожидкостных микротечений неоднократно определялись так называемые критические диаметры, при которых наблюдается переход к микроканалам. Например, Брезертон [34] исходя из критического числа Во определил dcrit =2,6-3 мм. Триплет с соавторами [20] сообщают о наличии структурированного микротечения для диаметров dcrit <2 мм в горизонтальных капиллярах. В [54] получили dcrit<1, 1 мм для вертикальных каналов. В работе [34], при изучении движения удлиненных пузырей в закрытой с одного конца вертикальной трубке было выдвинуто предположение о существовании критического значения соотношения сил гравитационной природы (тяжести и Архимеда) и сил поверхностного натяжения. В результате теоретического

вычисления границы межфазной поверхности было определено критическое число Бонда Bo=3,368, при котором происходит образование точки перегиба переднего мениска пузыря. На основе этой теории, в работе [22] определен критический диаметр d для системы вода-воздух (5 мм) и для системы декан-воздух (3,4 мм).

1.2.2 Режимы течения в каналах малого диаметра

Из п.1.2.1 следует, что микроканалами можно отнести капилляры гидравлическим диаметром порядка нескольких миллиметров и менее с различной формой поперечного сечения (круглые, квадратные, треугольные). Однако, изучение характеристик микротечений началось со значительно больших труб.

Режимы течения в микроканалах можно разделить на три большие группы [55]: 1 - режимы преобладания поверхностных сил; 2 - режимы преобладания сил инерции; 3 -переходные режимы, при которых наблюдается относительный баланс сил. В этих трех группах, автор выделяет шесть режимов: пузырьковый, снарядный, кольцевой, снарядно-кольцевой, вспененный (churn) и струйно-кольцевой (trickle-annular). Схематичное представление и области существования режимов течения представлены на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 - Схема карты режимов течения, разделенная на области преобладания сил

инерции и поверхностных сил [55].

Представление режимов течения в виде двумерного графика принято называть картой режимов течения. На рисунке 1.2 представлена карта режимов течения, полученная в [56] позволяющая определить режим течения в канале в зависимости от приведенных к сечению канала скоростей жидкости и газа. Такое представление областей существования режимов течений наиболее часто встречается в литературе для каналов различного диаметра, свойств фаз

и геометрий смесителя-диспергатора. Проблеме границ режимов течения в литературе уделено довольно много внимания [2, 54, 57-59].

а б

Рисунок 1.2 -Карта режимов течения газожидкостной смеси в микроканале (а) и

схематичное изображение соответствующих режимов течения (б) [56].

Ребров [56] пузырьковый режим течения определяет как движение отдельных пузырьков, диаметр которых меньше диаметра канала. Пузыри отделены от стенок канала пленкой. Переход к снарядному режиму течения происходит в тот момент, когда длина пузырей превышает диаметр канала. При этом форма продольного сечения пузырей становится снарядообразной. Данный режим течения получил название снарядного (или тейлоровского, а также plug flow, bubble train flow в зарубежной литературе). При снарядном режиме течения вокруг пузыря существует жидкостная пленка толщиной от 1 мкм до нескольких десятков микрон, которая может отсутствовать в случаях гидрофобных поверхностей каналов. Пузыри газовой фазы отделены друг от друга жидкостными пробками (плагами), которые сообщаются между собой через окружающую пузырь пленку. Снарядный режим течения является самым применяемым в массообменных межфазных процессах, тогда как пузырьковый режим течения нашел свое применение в биохимии (например, для сегментирования проб).

Кольцевой режим течения представляет собой пленочное течение жидкости по стенкам канала при больших скоростях газовой фазы. Данный режим не является объектом нашей работы, более подробная информация о нем может быть найдена, например в [60].

Вспененный (churn) и дисперсный (dispersed) являются критическими режимами, отличающимися высокой неупорядоченностью (случайностью) распределения фаз и наблюдаются при высоких скоростях дисперсной и сплошной фаз.

Режим течения в микроканалах определяет основные гидродинамические и массо-теплообменные характеристики. Поэтому, на сегодняшний день, большое количество работ посвящено определению границ режимов течения.

Несмотря на относительно большие размеры использованных каналов (25 и 50 мм) авторы работы [61] одними из первых, вслед за [62] описали упорядоченные режимы течения газожидкостной смеси в каналах. Ими были выделены всего 4 режима течения: пузырьковый, снарядный, вспененный и кольцевой. Теоретически были определены границы существования этих режимов течения. В основе теоретических уравнений были положены следующие условия устойчивости пузырей:

1. Переход от снарядного режима течения к пузырьковому:

,„л0.089 ).4291

иь = зис — 4 уоо72 [—(16) 2. Переход от снарядного к вспененному

иь = 3 ис - 1.

-1.15 (1.7)

3. Переход от вспененного к кольцевому

Цс^Рс _

-^0.25 31 0.Ю

°д(.рь-рс)

4. Переход от вспененного к пузырьковому из условия:

а = -^ = 0.52 (1.9)

Ус+иь '

где ис, иь - приведенная скорость газа и жидкости соответственно, м/с;

о - коэффициент поверхностного натяжения, Н/м;

Рь, Рд - плотности жидкости и газа соответственно, кг/м3.

Согласно [61], зависимости (1.6-1.9) применимы для определения границ режимов течения для каналов любого диаметра и любых свойств фаз. По методике Тайтела с соавторами [61 ] можно довольно точно предсказать переход от пузырькового к снарядному режиму течения в каналах круглого сечения. Результаты работы согласуются с данными, полученными [63]. Однако переход к вспененному режиму происходит при гораздо меньшем газосодержании, чем а=0,52. Позже, в [51] были получены карты режимов для каналов диаметром от 4 до 12,3 мм, которые показали, что в модели [61] не учитывается усиленное влияние поверхностных сил в

мини- и микроканалах, поскольку данная модель была разработана для существенно больших диаметров труб.

В работе [64] для построения карты режимов течений использован критерий Суратмана Би, относительно которого получены уравнения для границ режимов течений: От пузырькового к снарядному:

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Светлов Станислав Дмитриевич, 2017 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Абиев Р. Ш. Современное состояние и перспективы применения микротехники в химической промышленности // Российский химический журнал. - 2011. - Т. 55. - №. 2. С. 3-8.

2. Абиев Р. Ш., Лаврецов И. В. Гидродинамика и массообмен при снарядном течении газожидкостной системы в микроканалах. // Российский химический журнал. - 2011. - Т. 55. - №. 2. С. 60-70.

3. Palde P. B., Jamison T. F. Safe and Efficient Tetrazole Synthesis in a Continuous-Flow Microreactor // Angewandte Chemie International Edition. - 2011. - Т. 50. - №. 15. - С. 35253528.

4. Интенсификация гетерогенно-каталитических газожидкостных реакций в реакторах с многоканальным монолитным катализатором / Бауэр Т., Шуберт М., Ланге Р. Абиев Р.Ш. // Журнал прикладной химии. - 2006. - Т. 79. - №. 7. - С. 1057-1066.

5. Monoliths as multiphase reactors: a review / Roy, S., Bauer, T., Al-Dahhan, M., Lehner, P., Turek, T. // AIChE journal. - 2004. - Т. 50. - №. 11. - С. 2918-2938.

6. Ребров Е.В., Применение микротехнологий для интенсификации промышленных процессов // Химическая технология. 2009. Т. 10. С. 595-604.

7. Doku, G. N., Verboom, W., Reinhoudt, D. N., Van Den Berg, A. On-microchip multiphase chemistry—a review of microreactor design principles and reagent contacting modes // Tetrahedron. - 2005. - Т. 61. - №. 11. - С. 2733-2742.

8. Haswell S. J., Skelton V. Chemical and biochemical microreactors // Trends in Analytical Chemistry. - 2000. - Т. 19. - №. 6. - С. 389-395.

9. Greenway, G. M., Haswell, S. J., Morgan, D. O., Skelton, V., Styring, P. The use of a novel microreactor for high throughput continuous flow organic synthesis // Sensors and Actuators B: Chemical. - 2000. - Т. 63. - №. 3. - С. 153-158.

10. Brivio, M., Fokkens, R. H., Verboom, W., Reinhoudt, D. N., Tas, N. R., Goedbloed, M., van den Berg, A. Integrated microfluidic system enabling (bio) chemical reactions with on-line MALDI-TOF mass spectrometry // Analytical chemistry. - 2002. - Т. 74. - №. 16. - С. 3972-3976.

11. Micro reactors: principles and applications in organic synthesis / Fletcher, P. D., Haswell, S. J., Pombo-Villar, E., Warrington, B. H., Watts, P., Wong, S. Y., Zhang, X. // Tetrahedron. - 2002. - Т. 58. - №. 24. - С. 4735-4757.

12. Chemistry in microstructured reactors / Jähnisch, K., Hessel, V., Löwe, H., Baerns, M. // Angewandte Chemie International Edition. - 2004. - Т. 43. - №. 4. - С. 406-446.

13. Hatzlantoniou V., Andersson B. The segmented two-phase flow monolithic catalytic reactor. An alternative for liquid-phase hydrogenation // Ind. Eng. Chem. Fundam. - 1984. - T. 23. - C. 8288.

14. Thulasidas T. C., Abraham M. A., Cerro R. L. Bubble-train flow in capillaries of circular and square cross section // Chemical Engineering Science. - 1995. - T. 50. - №. 2. - C. 183-199.

15. Gañán-Calvo A. M., Gordillo J. M. Perfectly monodisperse microbubbling by capillary flow focusing // Physical review letters. - 2001. - T. 87. - №. 27. - C. 274501.

16. Gañán-Calvo A. M. Generation of steady liquid microthreads and micron-sized monodisperse sprays in gas streams // Physical Review Letters. - 1998. - T. 80. - №. 2. - C. 285.

17. Burns J. R., Ramshaw C. Development of a microreactor for chemical production // Chemical Engineering Research and Design. - 1999. - T. 77. - №. 3. - C. 206-211.

18. Fast and high conversion phase-transfer synthesis exploiting the liquid-liquid interface formed in a microchannel chip / Hisamoto, H., Saito, T., Tokeshi, M., Hibara, A., & Kitamori, T. // Chemical Communications. - 2001. - №. 24. - C. 2662-2663.

19. Electric field-induced mobilisation of multiphase solution systems based on the nitration of benzene in a micro reactor / Doku, G. N., Haswell, S. J., McCreedy, T., Greenway, G. M.// Analyst. - 2001. - T. 126. - №. 1. - C. 14-20.

20. Gas-liquid two-phase flow in microchannels Part I: two-phase flow patterns / Triplett, K. A., Ghiaasiaan, S. M., Abdel-Khalik, S. I., & Sadowski, D. L. // International Journal of Multiphase Flow. - 1999. - T. 25. - №. 3. - C. 377-394.

21. Xu J. L., Cheng P., Zhao T. S. Gas-liquid two-phase flow regimes in rectangular channels with mini/micro gaps // International Journal of Multiphase Flow. - 1999. - T. 25. - №. 3. - C. 411432.

22. Multiphase monolith reactors: chemical reaction engineering of segmented flow in microchannels / Kreutzer, M. T., Kapteijn, F., Moulijn, J. A., Heiszwolf, J. J. // Chemical Engineering Science. - 2005. - T. 60. - №. 22. - C. 5895-5916.

23. Hatziantoniou V., Andersson B., Schoon N. H. Mass transfer and selectivity in liquid-phase hydrogenation of nitro compounds in a monolithic catalyst reactor with segmented gas-liquid flow // Industrial & Engineering Chemistry Process Design and Development. - 1986. - T. 25. -№. 4. - C. 964-970.

24. Irandoust S., Andersson B. Mass transfer and liquid-phase reactions in a segmented two-phase flow monolithic catalyst reactor // Chemical engineering science. - 1988. - T. 43. - №. 8. - C. 1983-1988.

25. Scaling up of a monolithic catalyst reactor with two-phase flow / Irandoust, S., Andersson, B., Bengtsson, E., Siverstroem, M. // Industrial & engineering chemistry research. - 1989. - T. 28.

- №. 10. - C. 1489-1493.

26. Selective three-phase hydrogenation of unsaturated hydrocarbons in a monolithic reactor / Smits,

H. A., Stankiewicz, A., Glasz, W. C., Fogl, T. H. A., & Moulijn, J. A. // Chemical engineering science. - 1996. - T. 51. - №. 11. - C. 3019-3025.

27. Nijhuis T. A., Dautzenberg F. M., Moulijn J. A. Modeling of monolithic and trickle-bed reactors for the hydrogenation of styrene // Chemical Engineering Science. - 2003. - T. 58. - №. 7. - C. 1113-1124.

28. Mass transfer characteristics of three-phase monolith reactors / Kreutzer, M. T., Du, P., Heiszwolf, J. J., Kapteijn, F., & Moulijn, J. A. // Chemical Engineering Science. - 2001. - T. 56.

- №. 21. - C. 6015-6023.

29. Monolithic catalysts as efficient three-phase reactors / Nijhuis, T. A., Kreutzer, M. T., Romijn, A. C. J., Kapteijn, F., Moulijn, J. A. // Chemical Engineering Science. - 2001. - T. 56. - №. 3. -C. 823-829.

30. Carbon coated monolithic catalysts in the selective oxidation of cyclohexanone / Crezee, E., Barendregt, A., Kapteijn, F., Moulijn, J. A. // Catalysis today. - 2001. - T. 69. - №. 1. - C. 283290.

31. Structured reactors for enzyme immobilization: advantages of tuning the wall morphology / de Lathouder, K. M., Bakker, J., Kreutzer, M. T., Kapteijn, F., Moulijn, J. A., Wallin, S. A. // Chemical engineering science. - 2004. - T. 59. - №. 22. - C. 5027-5033.

32. Gupta R., Fletcher D. F., Haynes B. S. Taylor flow in microchannels: a review of experimental and computational work // The Journal of Computational Multiphase Flows. - 2010. - T. 2. - №.

I. - C. 1-31.

33. Fairbrother F., Stubbs A. E. 119. Studies in electro-endosmosis. Part VI. The "bubble-tube" method of measurement // Journal of the Chemical Society (Resumed). - 1935. - C. 527-529.

34. Bretherton F. P. The motion of long bubbles in tubes // Journal of Fluid Mechanics. - 1961. - T. 10. - №. 02. - C. 166-188.

35. Kolb W. B., Cerro R. L. Coating the inside of a capillary of square cross section // Chemical Engineering Science. - 1991. - T. 46. - №. 9. - C. 2181-2195.

36. Microfluidic synthesis of colloidal silica / Khan, S. A., Günther, A., Schmidt, M. A., Jensen, K. F. // Langmuir. - 2004. - T. 20. - №. 20. - C. 8604-8611.

37. Transport and reaction in microscale segmented gas-liquid flow / Günther, A., Khan, S. A., Thalmann, M., Trachsel, F., Jensen, K. F. // Lab on a Chip. - 2004. - T. 4. - №. 4. - C. 278-286.

38. Prothero J., Burton A. C. The physics of blood flow in capillaries: I. The nature of the motion // Biophysical journal. - 1961. - Т. 1. - №. 7. - С. 565-579.

39. Zheng Y., Fujioka H., Grotberg J. B. Effects of gravity, inertia, and surfactant on steady plug propagation in a two-dimensional channel // Physics of Fluids. - 2007. - Т. 19. - №. 8. - С. 082107.

40. Suresh V., Grotberg J. B. The effect of gravity on liquid plug propagation in a two-dimensional channel // Physics of Fluids. - 2005. - Т. 17. - №. 3. - С. 031507.

41. The steady motion of a semi-infinite bubble through a flexible-walled channel / Gaver, D. P., Halpern, D., Jensen, O. E., Grotberg, J. B. // Journal of Fluid Mechanics. - 1996. - Т. 319. - С. 25-65.

42. Suzuki A., Eckmann D. M. Embolism bubble adhesion force in excised perfused microvessels // The Journal of the American Society of Anesthesiologists. - 2003. - Т. 99. - №. 2. - С. 400-408.

43. Snyder L. R., Adler H. J. Dispersion in segmented flow through glass tubing in continuous-flow analysis: the ideal model // Analytical Chemistry. - 1976. - Т. 48. - №. 7. - С. 1017-1022.

44. Begg R. D. Concentration effects in a dynamic model of the Technicon AutoAnalyzer // Analytical Chemistry. - 1972. - Т. 44. - №. 3. - С. 631-632.

45. Taha T., Cui Z. F. Hydrodynamics of slug flow inside capillaries // Chemical Engineering Science. - 2004. - Т. 59. - №. 6. - С. 1181-1190.

46. Taha T., Cui Z. F. CFD modelling of gas-sparged ultrafiltration in tubular membranes // Journal of membrane science. - 2002. - Т. 210. - №. 1. - С. 13-27.

47. Zhao T. S., Bi Q. C. Co-current air-water two-phase flow patterns in vertical triangular microchannels // International Journal of Multiphase Flow. - 2001. - Т. 27. - №. 5. - С. 765782.

48. Bao, Z. Y., Bosnich, M. G., Haynes, B. S. Estimation of void fraction and pressure-drop for 2-phase flow in fine passages // Chemical engineering research & design. - 1994. - Т. 72. - №. 5. - С. 625-632.

49. Buie C. R., Santiago J. G. Two-phase hydrodynamics in a miniature direct methanol fuel cell // International Journal of Heat and Mass Transfer. - 2009. - Т. 52. - №. 21. - С. 5158-5166.

50. Schwartz L. W., Princen H. M., Kiss A. D. On the motion of bubbles in capillary tubes // Journal of Fluid Mechanics. - 1986. - Т. 172. - С. 259-275.

51. Barnea D., Luninski Y., Taitel Y. Flow pattern in horizontal and vertical two phase flow in small diameter pipes // The Canadian Journal of Chemical Engineering. - 1983. - Т. 61. - №. 5. - С. 617-620.

52. Akbar M. K., Plummer D. A., Ghiaasiaan S. M. Gas-liquid two-phase flow regimes in microchannels // ASME 2002 International Mechanical Engineering Congress and Exposition. -American Society of Mechanical Engineers, 2002. - С. 527-534.

53. Brauner N., Maron D. M. Identification of the range of 'small diameters' conduits, regarding two-phase flow pattern transitions // International Communications in Heat and Mass Transfer. - 1992. - Т. 19. - №. 1. - С. 29-39.

54. Chen L., Tian Y. S., Karayiannis T. G. The effect of tube diameter on vertical two-phase flow regimes in small tubes // International Journal of Heat and Mass Transfer. - 2006. - Т. 49. - №. 21. - С. 4220-4230.

55. Shao N., Gavriilidis A., Angeli P. Flow regimes for adiabatic gas-liquid flow in microchannels // Chemical Engineering Science. - 2009. - Т. 64. - №. 11. - С. 2749-2761.

56. Rebrov E. V. Two-phase flow regimes in microchannels // Theoretical foundations of chemical engineering. - 2010. - Т. 44. - №. 4. - С. 355-367.

57. Ide H., Kariyasaki A., Fukano T. Fundamental data on the gas-liquid two-phase flow in minichannels // International Journal of Thermal Sciences. - 2007. - Т. 46. - №. 6. - С. 519530.

58. Tsoligkas A. N., Simmons M. J. H., Wood J. Influence of orientation upon the hydrodynamics of gas-liquid flow for square channels in monolith supports // Chemical engineering science. -2007. - Т. 62. - №. 16. - С. 4365-4378.

59. Козулин И. А., Кузнецов В. В. Статистические характеристики двухфазного газожидкостного потока в вертикальном микроканале // Прикладная механика и техническая физика. - 2011. - Т. 52. - №. 6. - С. 129-139.

60. Hewitt G. Annular two-phase flow. - Elsevier, 2013.

61. Taitel Y., Bornea D., Dukler A. E. Modelling flow pattern transitions for steady upward gasliquid flow in vertical tubes // AIChE Journal. - 1980. - Т. 26. - №. 3. - С. 345-354.

62. Suo M., Griffith P. Two-phase flow in capillary tubes // Journal of Basic Engineering. - 1964. -Т. 86. - №. 3. - С. 576-582.

63. Fukano T., Kariyasaki A. Characteristics of gas-liquid two-phase flow in a capillary tube // Nuclear Engineering and Design. - 1993. - Т. 141. - №. 1-2. - С. 59-68.

64. Jayawardena S. S., Balakotaiah V., Witte L. C. Flow pattern transition maps for microgravity two-phase flows // AIChE Journal. - 1997. - Т. 43. - №. 6. - С. 1637-1640.

65. Janicot A. J. P. Experimental and theoretical studies of gas-liquid two phase flow at reduced gravity conditions. - 1988.

66. Bousman W. S. Studies of two-phase gas-liquid flow in microgravity: Ph.D. Thesis, Houston Univ., Dept. of Chemical Engineering. - University of Houston, 1994.

67. Colin C. Ecoulements diphasiques a bulles et a poches en micropesanteur: Ph.D. Thesis, Intstitut National Pilytechnique, Toulouse, France, 1990.

68. Zhao L., Rezkallah K. S. Gas-liquid flow patterns at microgravity conditions // International Journal of Multiphase Flow. - 1993. - Т. 19. - №. 5. - С. 751-763.

69. Huckerby C. S., Rezkallah K. S. Flow pattern observations in two-phase gas-liquid flow in a straight tube under normal and microgravity conditions // 28 th National Heat Transfer Conference, San Diego, CA, USA, 08/09-12/92. - 1992. - С. 139-147.

70. Crowley C. J., Sam R. G. Microgravity experiments with a simple two-phase thermal system // AIP Conference Proceedings. - AIP, 1991. - Т. 217. - №. 3. - С. 1207-1213.

71. Reinarts T. R. Adiabatic two-phase flow regime data and modelling for zero and reduced (horizontal flow) acceleration fields // Previews of Heat and Mass Transfer. - 1995. - Т. 6. - №. 21. - С. 565-566.

72. Hill W. S., Best F. R. Microgravity two-phase flow experiment and test results. - SAE Technical Paper, 1991. - №. 911556.

73. Chen I. Y. A reduced gravity flight experiment: observed flow regimes and pressure drops of vapor and liquid flow in adiabatic piping // AIChE Symposium Series. - 1988. - Т. 84. - №. 263. - С. 203-216.

74. Galbiati L., Andreini P. Flow pattern transition for vertical downward two-phase flow in capillary tubes. Inlet mixing effects // International communications in heat and mass transfer. - 1992. -Т. 19. - №. 6. - С. 791-799.

75. Hydrodynamic regimes of gas-liquid flow in a microreactor channel / Pohorecki, R., Sobieszuk, P., Kula, K., Moniuk, W., Zielinski, M., Cyganski, P., Gawinski, P. // Chemical Engineering Journal. - 2008. - Т. 135. - С. S185-S190.

76. Tortopidis P., Bontozoglou V. Mass transfer in gas-liquid flow in small-diameter tubes // Chemical engineering science. - 1997. - Т. 52. - №. 14. - С. 2231-2237.

77. Hassan I., Vaillancourt M., Pehlivan K. Two-phase flow regime transitions in microchannels: a comparative experimental study // Microscale Thermophysical Engineering. - 2005. - Т. 9. - №. 2. - С. 165-182.

78. Fukano T., Kariyasaki A., Kagawa M. Flow patterns and pressure drop in isothermal gas-liquid concurrent flow in a horizontal capillary tube // ANS Proceedings of the National Heat Transfer Conference. - 1989. - Т. 4. - С. 153-161.

79. Kawahara A., Chung P. M. Y., Kawaji M. Investigation of two-phase flow pattern, void fraction and pressure drop in a microchannel // International Journal of Multiphase Flow. - 2002. - Т. 28. - №. 9. - С. 1411-1435.

80. Pehlivan K. K. Experimental study on two-phase flow regimes and frictional pressure drop in mini-and micro-channels: Ph.D. Thesis, Concordia University, 2003.

81. Damianides C. Horizontal two-phase flow of air-water mixtures in small-diameter tubes and compact heat exchangers. - Illinois Univ., Urbana (USA), 1987.

82. Hydrodynamics and Mixer-Induced Bubble Formation in Micro Bubble Columns with Single and Multiple-Channels / Haverkamp, V., Hessel, V., Löwe, H., Menges, G., Warnier, M. J., Rebrov, E. V., Liauw, M. A. // Chemical engineering & technology. - 2006. - Т. 29. - №. 9. -С. 1015-1026.

83. An experimental investigation of gas-liquid two-phase flow in single microchannel contactors / Yue, J., Luo, L., Gonthier, Y., Chen, G., Yuan, Q. // Chemical Engineering Science. - 2008. -Т. 63. - №. 16. - С. 4189-4202.

84. Lowe D. C., Rezkallah K. S. Flow regime identification in microgravity two-phase flows using void fraction signals // International Journal of Multiphase Flow. - 1999. - Т. 25. - №. 3. - С. 433-457.

85. Liu H., Vandu C. O., Krishna R. Hydrodynamics of Taylor flow in vertical capillaries: flow regimes, bubble rise velocity, liquid slug length, and pressure drop // Industrial & engineering chemistry research. - 2005. - Т. 44. - №. 14. - С. 4884-4897.

86. Waelchli S., von Rohr P. R. Two-phase flow characteristics in gas-liquid microreactors // International journal of multiphase flow. - 2006. - Т. 32. - №. 7. - С. 791-806.

87. Coleman J. W., Garimella S. Characterization of two-phase flow patterns in small diameter round and rectangular tubes // International Journal of Heat and Mass Transfer. - 1999. - Т. 42. - №. 15. - С. 2869-2881.

88. Hibiki T., Mishima K. Flow regime transition criteria for upward two-phase flow in vertical narrow rectangular channels // Nuclear Engineering and Design. - 2001. - Т. 203. - №. 2. - С. 117-131.

89. Damianides C. A., Westwater J. W. Two-phase flow patterns in a compact heat exchanger and in small tubes // Proceedings of the 2nd UK National Conference on Heat Transfer. - 1988. - Т. 2. - С. 1257-1268.

90. Cubaud T., Ulmanella U., Ho C. M. Two-phase flow in microchannels with surface modifications // Fluid Dynamics Research. - 2006. - Т. 38. - №. 11. - С. 772-786.

91. Lee C. Y., Lee S. Y. Influence of surface wettability on transition of two-phase flow pattern in round mini-channels // International Journal of Multiphase Flow. - 2008. - T. 34. - №. 7. - C. 706-711.

92. Barajas A. M., Panton R. L. The effects of contact angle on two-phase flow in capillary tubes // International Journal of Multiphase Flow. - 1993. - T. 19. - №. 2. - C. 337-346.

93. Wallis G. B. One-dimensional two-phase flow. - McGraw-Hill Companies, 1969.

94. Nicklin D. J. Two-phase bubble flow // Chemical engineering science. - 1962. - T. 17. - №. 9.

- C. 693-702.

95. Flow in the nose region and annular film around a Taylor bubble rising through vertical columns of stagnant and flowing Newtonian liquids / Nogueira, S., Riethmuler, M. L., Campos, J. B. L. M., Pinto, A. M. F. R. // Chemical Engineering Science. - 2006. - T. 61. - №. 2. - C. 845-857.

96. Pinto A., Pinheiro M. N. C., Campos J. B. L. On the interaction of Taylor bubbles rising in two-phase co-current slug flow in vertical columns: turbulent wakes // Experiments in Fluids. - 2001.

- T. 31. - №. 6. - C. 643-652.

97. Polonsky S., Shemer L., Barnea D. The relation between the Taylor bubble motion and the velocity field ahead of it // International Journal of Multiphase Flow. - 1999. - T. 25. - №. 6. -C. 957-975.

98. Shemer L. Hydrodynamic and statistical parameters of slug flow // International journal of heat and fluid flow. - 2003. - T. 24. - №. 3. - C. 334-344.

99. Experimental investigation of the velocity field induced by a Taylor bubble rising in stagnant water / Van Hout, R., Gulitski, A., Barnea, D., Shemer, L. // International Journal of Multiphase Flow. - 2002. - T. 28. - №. 4. - C. 579-596.

100.Lu X., Prosperetti A. A numerical study of Taylor bubbles // Industrial & Engineering Chemistry Research. - 2008. - T. 48. - №. 1. - C. 242-252.

101.Mao Z. S., Dukler A. E. The motion of Taylor bubbles in vertical tubes—II. Experimental data and simulations for laminar and turbulent flow // Chemical Engineering Science. - 1991. - T. 46. - №. 8. - C. 2055-2064.

102.Armand A.A., Treschev G.G. The resistance during the movement of a two%phase system in horizontal pipes // Izv. Vses. Teplotekh. Inst. 1946. - T. 15. - № 1. - C. 16.

103.Taylor G. I. Deposition of a viscous fluid on the wall of a tube // Journal of Fluid Mechanics. -1961. - T. 10. - №. 02. - C. 161-165.

104.Giavedoni M. D., Saita F. A. The axisymmetric and plane cases of a gas phase steadily displacing a Newtonian liquid—A simultaneous solution of the governing equations // Physics of Fluids. -1997. - T. 9. - №. 8. - C. 2420-2428.

105.Characterization of gas-liquid two-phase flow inside capillaries / Laborie, S., Cabassud, C., Durand-Bourlier, L., Laine, J. M. // Chemical Engineering Science. - 1999. - Т. 54. - №. 23. -С. 5723-5735.

106.Akbar M. K., Ghiaasiaan S. M. Simulation of Taylor flow in capillaries based on the volume-of-fluid technique // Industrial & engineering chemistry research. - 2006. - Т. 45. - №. 15. - С. 5396-5403.

107.Marchessault R. N., Mason S. G. Flow of entrapped bubbles through a capillary // Industrial & Engineering Chemistry. - 1960. - Т. 52. - №. 1. - С. 79-84.

108.Chen J. D. Measuring the film thickness surrounding a bubble inside a capillary // Journal of Colloid and Interface Science. - 1986. - Т. 109. - №. 2. - С. 341-349.

109.Cox B. G. An experimental investigation of the streamlines in viscous fluid expelled from a tube // Journal of Fluid Mechanics. - 1964. - Т. 20. - №. 2. - С. 193-200.

110.Grolman, E., Edvinsson, R. K., Stankiewicz, A., Moulijn, J. A. Hydrodynamic instabilities in gas-liquid monolithic reactors. - American Society of Mechanical Engineers, New York, NY (United States), 1996. - №. C0NF-961105--.

111. Абиев Р. Ш. Моделирование гидродинамики снарядного режима течения газожидкостной системы в капиллярах // Теор. основы хим. технол. - 2008. - Т. 42. - №. 2. - С. 115-127.

112.Aussillous P., Quere D. Quick deposition of a fluid on the wall of a tube // Physics of Fluids (1994-present). - 2000. - Т. 12. - №. 10. - С. 2367-2371.

113.Ghaini A., Mescher A., Agar D. W. Hydrodynamic studies of liquid-liquid slug flows in circular microchannels // Chemical engineering science. - 2011. - Т. 66. - №. 6. - С. 1168-1178.

114.Han Y., Shikazono N. Measurement of the liquid film thickness in micro tube slug flow // International Journal of Heat and Fluid Flow. - 2009. - Т. 30. - №. 5. - С. 842-853.

115.Irandoust S., Andersson B. Liquid film in Taylor flow through a capillary // Industrial & engineering chemistry research. - 1989. - Т. 28. - №. 11. - С. 1684-1688.

116.Hydrodynamics of gas-liquid Taylor flow in rectangular microchannels / Abadie, T., Aubin, J., Legendre, D., Xuereb, C. // Microfluidics and nanofluidics. - 2012. - Т. 12. - №. 1-4. - С. 355369.

117.Berc"ic" G., Pintar A. The role of gas bubbles and liquid slug lengths on mass transport in the Taylor flow through capillaries // Chemical Engineering Science. - 1997. - Т. 52. - №. 21. - С. 3709-3719.

118.Formation of droplets and bubbles in a microfluidic T-junction—scaling and mechanism of break-up / Garstecki, P., Fuerstman, M. J., Stone, H. A., Whitesides, G. M. // Lab on a Chip. 2006. V. 6. P. 437-446.

119.Wang Z.L., Speed up bubbling in a tapered co-flow geometry // Chem. Eng. J. 2015. V. 263. P. 346-355.

120.Gas-liquid Taylor flow in square micro-channels: new inlet geometries and interfacial area tuning / Leclerc, A., Philippe, R., Houzelot, V., Schweich, D., De Bellefon, C. // Chemical Engineering Journal. - 2010. - Т. 165. - №. 1. - С. 290-300.

121.Qian D., Lawal A., Numerical study on gas and liquid slugs for Taylor flow in a T-junction microchannel // Chem. Eng. Sci. 2006. V.61. P.7609-7625.

122.Pohorecki R., Kula K., A simple mechanism of bubble and slug formation in Taylor flow in microchannels // Chemical engineering research and design. 2008. V.86. P.997-1001.

123.Абиев Р. Ш. Метод расчета объемного газосодержания и относительной длины пузырей при снарядном режиме течения в капиллярах // Теор. основы хим. технол. - 2010. - Т. 44. - №. 1. - С. 88-103.

124.Bauer, T. Recent Trends in Multi-Phase Reactor Engineering and Design: тез. докл. науч.-техн. конф., 13-18 ноября 2016 г. / AIChE Annual Meeting - Сан-Франциско: AIChE Annual Meeting, 2016.

125.Salman W., On the formation of Taylor bubbles in small tubes // Chemical Engineering Science. 2006. V. 61. P.6653-6666.

126.Thulasidas T. C., Abraham M. A., Cerro R. L. Flow patterns in liquid slugs during bubble-train flow inside capillaries // Chemical Engineering Science. - 1997. - Т. 52. - №. 17. - С. 29472962.

127.Fries D. M., Waelchli S., Von Rohr P. R. Gas-liquid two-phase flow in meandering microchannels // Chemical Engineering Journal. - 2008. - Т. 135. - С. S37-S45.

128.Zaloha P., et al. Characteristics of liquid slugs in gas-liquid Taylor flow in microchannels // Chemical engineering science. - 2012. - Т. 68. - №. 1. - С. 640-649.

129.Numerical simulation of gas-liquid two-phase flow and convective heat transfer in a micro tube / Fukagata, K., Kasagi, N., Ua-arayaporn, P., Himeno, T. // International Journal of Heat and Fluid Flow. - 2007. - Т. 28. - №. 1. - С. 72-82.

130.Fries D. M., von Rohr P. R. Liquid mixing in gas-liquid two-phase flow by meandering microchannels // Chemical Engineering Science. - 2009. - Т. 64. - №. 6. - С. 1326-1335.

131.Meyer C., Hoffmann M., Schlüter M. Micro-PIV analysis of gas-liquid Taylor flow in a vertical oriented square shaped fluidic channel // International Journal of Multiphase Flow. - 2014. - Т. 67. - С. 140-148.

132.Sobieszuk P., Aubin J., Pohorecki R. Hydrodynamics and Mass Transfer in Gas-Liquid Flows in Microreactors // Chemical Engineering & Technology. - 2012. - Т. 35. - №. 8. - С. 1346-1358.

133.Dean W. R. LXXII. The stream-line motion of fluid in a curved pipe (Second paper) // The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science. - 1928. - Т. 5. - №. 30. - С. 673-695.

134.Абиев Р. Ш. Циркуляционный и байпасный режимы снарядного течения газожидкостной смеси в капилляре // Теоретические основы хим. технологии. - 2009. - Т. 43. - №. 3. - С. 313-321.

135.Abiev R. S. Bubbles velocity, Taylor circulation rate and mass transfer model for slug flow in milli-and microchannels // Chemical engineering journal. - 2013. - Т. 227. - С. 66-79.

136.Hydrodynamics and mass transfer characteristics in gas-liquid flow through a rectangular microchannel / Yue, J., Chen, G., Yuan, Q., Luo, L., Gonthier, Y. // Chemical Engineering Science. - 2007. - Т. 62. - №. 7. - С. 2096-2108.

137.Dani A., Guiraud P., Cockx A. Local measurement of oxygen transfer around a single bubble by planar laser-induced fluorescence // Chemical Engineering Science. - 2007. - Т. 62. - №. 24. -С. 7245-7252.

138.Pohorecki R. Effectiveness of interfacial area for mass transfer in two-phase flow in microreactors // Chemical Engineering Science. - 2007. - Т. 62. - №. 22. - С. 6495-6498.

139.Kreutzer M. T. Hydrodynamics of Taylor flow in capillaries and monolith reactors. - TU Delft, Delft University of Technology, 2003.

140.Determination of the interfacial area and mass transfer coefficients in the Taylor gas-liquid flow in a microchannel / Sobieszuk, P., Pohorecki, R., Cyganski, P., Grzelka, J. // Chemical engineering science. - 2011. - Т. 66. - №. 23. - С. 6048-6056.

141.Onea A., Woerner M., Cacuci D. G. A qualitative computational study of mass transfer in upward bubble train flow through square and rectangular mini-channels // Chemical Engineering Science. - 2009. - Т. 64. - №. 7. - С. 1416-1435.

142.Hatziantoniou V., Andersson B. Solid-liquid mass transfer in segmented gas-liquid flow through a capillary // Industrial & Engineering Chemistry Fundamentals. - 1982. - Т. 21. - №. 4. - С. 451-456.

143.Horvath C., Solomon B. A., Engasser J. M. Measurement of radial transport in slug flow using enzyme tubes // Industrial & Engineering Chemistry Fundamentals. - 1973. - Т. 12. - №. 4. - С. 431-439.

144.Van Baten J. M., Krishna R. CFD simulations of mass transfer from Taylor bubbles rising in circular capillaries // Chemical Engineering Science. - 2004. - Т. 59. - №. 12. - С. 2535-2545.

145.Numbering-up and mass transfer studies of liquid-liquid two-phase microstructured reactors / Kashid, M. N., Gupta, A., Renken, A., Kiwi-Minsker, L. // Chemical Engineering Journal. -2010. - Т. 158. - №. 2. - С. 233-240.

146.Kashid M. N., Harshe Y. M., Agar D. W. Liquid- liquid slug flow in a capillary: an alternative to suspended drop or film contactors // Industrial & Engineering Chemistry Research. - 2007. -Т. 46. - №. 25. - С. 8420-8430.

147.N. Kashid M., Renken A., Kiwi-Minsker L. Influence of flow regime on mass transfer in different types of microchannels // Industrial & Engineering Chemistry Research. - 2011. - Т. 50. - №. 11. - С. 6906-6914.

148.Zhao Y., Chen G., Yuan Q. Liquid-liquid two-phase mass transfer in the T-junction microchannels // AIChEjournal. - 2007. - Т. 53. - №. 12. - С. 3042-3053.

149.Абиев Р. Ш., Светлов С. Д. Режимы течения газожидкостной смеси в каналах микрофлюидных устройств при использовании смесителей (диспергаторов) соосного и соосно-сферического типов // научное приборостроение. - 2014. - Т. 24. - №. 4. - С. 5966.

150.Устройство для диспергирования в жидкости капель или пузырей в микроканалах и способ его эксплуатации // Патент России № 2614283. 2017. Бюл. № 9. / Абиев Р.Ш., Светлов С.Д.

151.«Краткий справочник физико-химических величин» под редакцией К.П. Мищенко и А.А. Равделя, Л.: Химия, 1974 г. - 200 стр.

152.Analytical method to predict two-phase flow pattern in horizontal micro-capillaries / Kashid, M. N., Kowalinski, W., Renken, A., Baldyga, J., Kiwi-Minsker, L. // Chemical engineering science. - 2012. - Т. 74. - С. 219-232.

153.Vaillancourt M. P., Hassan I. G., Pehlivan K. K. Two-phase flow regime transitions in microchannels // Proc. 5th International Conference on Multiphase Flow, Yokohama, Japan. -2004.

154.Haverkamp V., Hydrodynamics and mixer-induced bubble formation in micro bubble columns with single and multiple-channels // Chem. Eng. Technol. 2006. V.29. P.1015-1026.

155.Dang M., Yue J. Formation characteristics of Taylor bubbles in a microchannel with a converging shape mixing junction // Chemical Engineering Journal. 2013. V.223. P.99-109.

156.Xiong R., Bai M., Chung J. N. Formation of bubbles in a simple co-flowing micro-channel // Journal of Micromechanics and Microengineering. - 2007. - Т. 17. - №. 5. - С. 1002.

157.Olsson E., Kreiss G. A conservative level set method for two-phase flow // Journal of computational physics. - 2005. - Т. 210. - №. 1. - С. 225-246.

158.A diffuse-interface method for simulating two-phase flows of complex fluids / Yue, P., Feng, J. J., Liu, C., & Shen, J. // Journal of Fluid Mechanics. - 2004. - Т. 515. - С. 293-317.

159.Kolb W.B., Cerro R.L., Coating the inside of a capillary of square cross section // Chem. Eng. Sci. 1991. V. 46. P. 2181.

160.Лаврецов И. В. Гидродинамика и массоперенос при снарядном режиме течения газожидкостной смеси в миниканалах: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук: 05.17.08: защищена 26.04.2011 / Лаврецов Игорь Валентинович, Санкт-Петербург, 2011. - 135 с.

161. Лаврецов И. В., Абиев Р. Ш., Крашанина О. С. Исследование массоотдачи от стенки микроканала к движущейся жидкости и газожидкостной смеси // Известия. - 2010. - №. 9.

162.Абиев Р. Ш. Вычислительная гидродинамика и тепломассообмен. Введение в метод конечных разностей: Учебное пособие // СПб.: Изд-во НИИХимии СПбГУ. - 2002.

163.Patankar S. Numerical heat transfer and fluid flow. - CRC press, 1980.

164.Абиев Р. Ш. Теоретические основы энерго-и ресурсосбережения в химической технологии // СПб.: Изд-во ВВМ. - 2006.

165. Абиев Р. Ш., Островский Г. М. Моделирование процесса экстрагирования из капиллярно-пористой частицы с бидисперсной структурой // Теорет. основы хим. технологии. - 2001. - Т. 35. - №. 3. - С. 270.

166.Абиев, Р.Ш. Исследование процесса экстрагирования из капиллярно-пористой частицы с бидисперсной структурой // Журнал прикл. химии. -2000.- Т. 73,- № 5.- С. 754-761.

167.Лыков А. В. Тепломассообмен / Лыков АВ Справочник // М.-1972.-560 с. - 1974. 168.Осипова, Т.Ф. Реакции тетразолов в условиях межфазного катализа.: дис. канд. хим. наук:

05.17.05. Т.Ф. Осипова; ЛТИ им. Ленсовета., Л., 1984. -133с. 169.Synthesis of 5-phenyltetrazole and its N-methyl derivatives in a microreactor / Popova, E. A., Abiev, R. S., Lappalainen, L. A., Svetlov, S. D., Andreeva, T. V., Trifonov, R. E., Ostrovskii, V. A. // Chemical and Biochemical Engineering Quarterly. - 2014. - Т. 28. - №. 2. - С. 241-246. 170.Ostrovskii V. A., Koldobskii G. I., Trifonov R. E. 6.07-Tetrazoles. - 2008. 171.Ostrovskii, V. A., Pevzner, M. S., Kofmna, T. P., Shcherbinin, M. B., Tselinskii, I. V. Targets in Heterocyclic Systems, Vol. 3 // Rome: Societa Chimica Italiana. - 1999. - С. 467-526.

172.Klapotke T. M. New nitrogen-rich high explosives // High Energy Density Materials. - Springer Berlin Heidelberg, 2007. - С. 85-121.

173.Астарита Д. Массопередача с химической реакцией: Пер. с англ. - Химия. Ленингр. отд-ние, 1971.

174.Колмогоров А. Н. Локальная структура турбулентности в несжимаемой вязкой жидкости при очень больших числах Рейнольдса // Успехи физических наук. - 1967. - Т. 93. - №. 11.

- С. 476-481.

175.Рид Р., Праусниц Д., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей: Справочное пособие/Пер. с англ. под ред. Б.И. Соколова -3-е изд., перераб. и доп // Л.: Химия. - 1982. - С. 592.

176.Новый справочник химика и технолога. Основные свойства неорганических, органических и элементоорганических соединений под ред. Калинкина И.П. - СПб.: АНО НПО «Мир и семья», 2002. - 1280 с.

177.Пат. РФ 2559369 МПК C07D 257/04, B01J 19/24. Способ получения ^замещенных^-фенилтетразолов и микрореактор для его реализации. Абиев Р.Ш., Попова Е.А., Светлов С.Д., Лаппалайнен Л.А., Трифонов Р.Е., Островский В.А.

178. Абиев Р. Ш. Моделирование гидродинамики снарядного режима течения газожидкостной системы в капиллярах // Теоретические основы химической технологии. - 2008. - Т. 42. -№. 2. - С. 115-127.

179.Абиев Р. Ш., Дымов А. В. Моделирование гидродинамики снарядного режима течения двухфазной системы жидкость жидкость в миниканале // Теоретические основы химической технологии. - 2013. - Т. 47. - №. 4. - С. 363-363.

180.Intensification of liquid-liquid two-phase mass transfer by gas agitation in a microchannel / Su, Y., Chen, G., Zhao, Y., Yuan, Q. // AIChE journal. - 2009. - Т. 55. - №. 8. - С. 1948-1958.

181.Kronig R., Brink J. C. On the theory of extraction from falling droplets // Applied Scientific Research. - 1951. - Т. 2. - №. 1. - С. 142-154.

182.Rowe P. N., Claxton K. T., Lewis J. B. Heat and mass transfer from a single sphere in an extensive flowing fluid // Transactions of the Institution of Chemical Engineers and the Chemical Engineer. - 1965. - Т. 43. - №. 1. - С. 14.

183.Liquid-liquid extraction in microchannels with Zinc-D2EHPA system / Darekar, M., Sen, N., Singh, K. K., Mukhopadhyay, S., Shenoy, K. T., Ghosh, S. K. // Hydrometallurgy. - 2014. - Т. 144. - С. 54-62.

184.Liquid-liquid extraction based on droplet flow in a vertical microchannel / Tang, J., Zhang, X., Cai, W., & Wang, F. // Experimental Thermal and Fluid Science. - 2013. - Т. 49. - С. 185-192.

185.Direct numerical simulations of mass transfer in square microchannels for liquid-liquid slug flow / Raimondi, N. D. M., Prat, L., Gourdon, C., Cognet, P. // Chemical Engineering Science. - 2008.

- Т. 63. - №. 22. - С. 5522-5530.

186.Абиев Р. Ш. Моделирование потерь давления при снарядном течении газожидкостной смеси в мини-и микроканалах // Теоретические основы химической технологии. - 2011. -Т. 45. - №. 2. - С. 170-177.

187.Kashid M. N., Agar D. W. Hydrodynamics of liquid-liquid slug flow capillary microreactor: flow regimes, slug size and pressure drop // Chemical Engineering Journal. - 2007. - Т. 131. -№. 1. - С. 1-13.

188.Liquid-liquid slug flow: hydrodynamics and pressure drop / Jovanovic, J., Zhou, W., Rebrov, E. V., Nijhuis, T. A., Hessel, V., & Schouten, J. C. // Chemical Engineering Science. - 2011. - Т. 66. - №. 1. - С. 42-54.

Таблица А.1 -Параметры экспериментов полученные результаты алкилирования 5-НТ в двухфазной системе вода-хлористый метилен

Серия № Расход воды, по индикатору насоса Расход ХМ, по индикатору насоса Длина слагов, Ьв, мм Длина капель, Ьхм, мм Температура, °С Время, мин Конверсия соли 5-НТ, X, %

1 10,9 13,8 8 12 25,6 10 11,7

2 10,9 13,8 9 13 25,6 20 12,4

3 10,9 13,8 9 12,5 25,4 30 15,4

4 10,9 13,8 9 12 25 45 17,5

5 10,9 13,8 8 12 24,9 60 19,9

1 6 10,9 13,8 8 12 24,8 75 22,5

7 10,9 13,8 8 12 24,6 90 24,9

8 10,9 13,8 8 12 24,5 105 28,0

9 10,9 13,8 9 12 24,6 120 29,6

10 10,9 13,8 9 12 23,5 150 32,1

11 10,9 13,8 9 12 24,3 180 37,5

1 10,9 7 3 2 26,6 10 6,34

2 10,9 7 3 2,5 25,6 20 9,6

3 10,9 7 3 2,5 25 30 14,4

4 10,9 7 3 3 24,5 45 17,5

2 5 10,9 7 2(3) 2 24,2 65 21,2

6 10,9 7 3 3 23,8 90 22,6

7 10,9 7 3 3 23,6 120 27,3

8 10,9 7 3 3 23,4 150 28,9

9 10,9 7 3 3 23,5 180 36,4

1 10,9 7 3 3,2 23,1 10 5,8

2 10,9 7 4 3 23 20 8,4

3 10,9 7 3 2 23 30 11,6

4 10,9 7 3 2 23 45 14,6

3 5 10,9 7 2,5 2 22,9 60 16,5

6 10,9 7 2,5 2,5 23 90 21,8

7 10,9 7 2,5 2,5 23 120 25,7

8 10,9 7 3 2 22,9 150 32,5

9 10,9 7 3 2 22,7 180 38,4

1 10,9 13,8 10 13 24,4 10 7,5

4 2 10,9 13,8 10 13 24,2 20 2,7

3 10,9 13,8 10 13 23,8 30 6,4

4 10,9 13,8 10 12 23,8 45 11,4

Серия № Расход воды, по индикатору насоса Расход ХМ, по индикатору насоса Длина слагов, Ьв, мм Длина капель, Ьхм, мм Температура, °С Время, мин Конверсия соли 5-НТ, X, %

5 10,9 13,8 10 12 23,6 65 16,5

6 10,9 13,8 10 12 23,5 90 20,5

7 10,9 13,8 10 13 23,3 120 24,8

8 10,9 13,8 9 12 23,2 150 29,3

9 10,9 13,8 9 12 23,2 180 33,6

1 10,9 13,8 - - 25,8 10 8,6

2 10,9 13,8 9 11 25 20 5,8

3 10,9 13,8 9 11 24 30 8,4

4 10,9 13,8 9 11 23,8 45 11,8

5 5 10,9 13,8 9 11 23,5 60 14,5

6 10,9 13,8 10 12 23,2 90 18,5

7 10,9 13,8 10 12 23 120 19,9

8 10,9 13,8 10 12 22,4 150 32,1

9 10,9 13,8 10 12 22,4 180 33,6

1 10,9 13,8 8 12 26 10 1,9

2 10,9 13,8 8 12 26 20 3,0

6 3 10,9 13,8 8 12 24,6 30 0,0

4 10,9 13,8 8 12 24,2 45 10,2

5 10,9 13,8 8 12 23,8 60 11,2

6 10,9 13,8 8 12 23,8 90 13,7

1 10,9 13,8 10 13 22,8 5 2,3

2 10,9 13,8 8 13 22,9 10 -

3 10,9 13,8 11 16 23 15 8,9

4 10,9 13,8 - - 22,9 20 11,1

О 5 10,9 13,8 - - 22,9 25 18,0

<4 6 10,9 13,8 8 12 22,9 30 17,9

о 7 10,9 13,8 8 12 22,9 35 19,1

о 8 10,9 13,8 8 12 22,9 40 22,2

9 10,9 13,8 7 12 22,9 45 22,6

10 10,9 13,8 8 13 22,9 50 26,3

11 10,9 13,8 8 13 22,9 55 29,6

12 10,9 13,8 8 13 22,9 60 30,0

1 10,9 13,8 8 12 22,9 5 5,6

О 2 10,9 13,8 9 12 22,9 10 2,9

СО 3 10,9 13,8 9 11 22,9 15 5,5

о 4 10,9 13,8 10 10 22,9 20 11,5

О осТ 5 10,9 13,8 8 10 22,9 25 10,3

6 10,9 13,8 8 10 22,9 30 10,5

Серия № Расход воды, по индикатору насоса Расход ХМ, по индикатору насоса Длина слагов, Ьв, мм Длина капель, Ьхм, мм Температура, °С Время, мин Конверсия соли 5-НТ, X, %

7 10,9 13,8 8 10 22,9 35 10,1

8 10,9 13,8 8 10 22,9 40 12,0

9 10,9 13,8 10 9 22,9 45 18,6

10 10,9 13,8 10 9 22,9 50 21,4

11 10,9 13,8 10 9 22,9 55 22,3

12 10,9 13,8 10 9 22,9 60 27,8

1 10,9 13,8 8 12 23,5 5 17,7

о о 2 10,9 13,8 8 12 23 10 17,0

о 3 10,9 13,8 8 12 23,1 20 23,6

т 4 10,9 13,8 8 12 23,1 30 25,0

"сЗ О О 5 10,9 13,8 8 12 2,4 40 32,5

оГ 6 10,9 13,8 8 12 23,7 50 35,5

7 10,9 13,8 8 12 23,6 60 39,3

1 10,9 13,8 8 10 27 15 14,2

о 2 10,9 13,8 8 10 26,8 30 30,9

о о 3 10,9 13,8 8 10 26,8 45 48,3

^ 4 10,9 13,8 8 12 26,6 60 65,7

II ■а о о 5 10,9 13,8 8 12 25,5 75 76,0

6 10,9 13,8 8 12 25,5 90 81,7

^ 7 10,9 13,8 8 10 25,5 105 85,2

8 10,9 13,8 8 10 25,5 120 88,1

1 10,9 13,8 11 14 24,2 15 18,8

о 2 10,9 13,8 12 12 24,2 30 35,6

о о 3 10,9 13,8 11 12 24,2 45 49,5

О О 4 10,9 13,8 10 12 24,2 60 61,2

5 10,9 13,8 10 12 24,2 75 70,9

6 10,9 13,8 10 12 24,2 90 79,0

7 10,9 13,8 10 12 24,2 105 83,3

8 10,9 13,8 10 12 24,2 120 86,4

1 10,9 7 2 2 23,5 15 5,0

о 2 10,9 7 2 2 23,5 30 15,0

о о 3 10,9 7 2 2 23,5 45 17,3

сч О О 4 10,9 7 2 2 23,5 60 -

5 10,9 7 2 2 23,5 75 37,4

6 10,9 7 2 2 23,5 90 42,5

7 10,9 7 2 2 23,5 105 50,1

8 10,9 7 2 2 23,5 120 56,0

Рисунок Б1 - Чертеж Т-образного соединительного блока соосно-сферического диспергатора.

Общество с ограниченной ответственностью «Научно-производственная фирма «КЕМ»

188663, Ленинградская обл., Всеволожский р-н, Кузьмоловский гп, ул. Заводская, д.З, корпус 142 ИНН 7838348688, КПП 470301001, E-mail: mail@ npfkem.ru Тел. :[phone] тел/факс [phone]

АКТ

внедрения материалов диссертационной работы в НИР и ОКР ООО «НПФ «КЕМ»

Комиссия в составе :

- Пахомов К.Е., директор по производству,

- Красавин A.C., главный технолог,

- Монахов С.А., главный инженер,

рассмотрела материалы диссертационной работы аспиранта СПбГТИ(ТУ) Светлова Станислава Дмитриевича на тему: "Процессы диспергирования и массопереноса при тейлоровском режиме течения в микрореакторах" и пришла к следующему заключению:

В диссертационной работе С. Д. Светлова рассмотрены альтернативные варианты проведения потенциально опасных процессов, применяемых в технологии производства малотоннажных химических продуктов. Таких как: алкилирование, ацилирование, нитрование, диазотирование гетероциклических субстратов, проводимых в двухфазных системах "жидкость-жидкость". Соискатель ученой степени показал принципиальную возможность перевода подобных процессов из емкостного реактора, в каналы микрореакторных систем. Такое решение полезно так как исключает возможность накопления в емкостном реакторе потенциально опасных реакционных сред, а также упрощает проблему диспергирования гетерофазных систем.

Комиссия пришла к выводу, что предложенные диссертантом научно-технические решения полезны и перспективны для нашего предприятия. В дальнейшем, в случае решения проблемы масштабирования упомянутых выше процессов, предприятие будет заинтересовано в проведении технических испытаний