<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE root>
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns:ali="http://www.niso.org/schemas/ali/1.0/" article-type="research-article" dtd-version="1.2" xml:lang="en"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">Theoretical Foundations of Chemical Engineering</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="en">Theoretical Foundations of Chemical Engineering</journal-title><trans-title-group xml:lang="ru"><trans-title>Теоретические основы химической технологии</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn publication-format="print">0040-3571</issn><issn publication-format="electronic">3034-6053</issn><publisher><publisher-name xml:lang="en">The Russian Academy of Sciences</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="publisher-id">681298</article-id><article-id pub-id-type="doi">10.31857/S0040357124060126</article-id><article-id pub-id-type="edn">VHACLF</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en"><subject>Articles</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru"><subject>Статьи</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="article-type"><subject>Research Article</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title xml:lang="en">О влиянии распределения удельной скорости диссипации на эффективность массопереноса в аппаратах с жидкофазными средами</article-title><trans-title-group xml:lang="ru"><trans-title>О влиянии распределения удельной скорости диссипации на эффективность массопереноса в аппаратах с жидкофазными средами</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author"><name><surname>Абиев</surname><given-names>Р. Ш.</given-names></name><address><country country="RU">Russian Federation</country></address><email>abiev.rufat@gmail.com</email><xref ref-type="aff" rid="aff1"/></contrib></contrib-group><aff id="aff1"><institution>Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)</institution></aff><pub-date date-type="pub" iso-8601-date="2024-12-15" publication-format="electronic"><day>15</day><month>12</month><year>2024</year></pub-date><volume>58</volume><issue>6</issue><fpage>791</fpage><lpage>810</lpage><history><date date-type="received" iso-8601-date="2025-05-29"><day>29</day><month>05</month><year>2025</year></date></history><permissions><copyright-statement xml:lang="en">Copyright ©; 2024, Russian Academy of Sciences</copyright-statement><copyright-statement xml:lang="ru">Copyright ©; 2024, Российская академия наук</copyright-statement><copyright-year>2024</copyright-year><copyright-holder xml:lang="en">Russian Academy of Sciences</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="ru">Российская академия наук</copyright-holder></permissions><self-uri xlink:href="https://transsyst.ru/0040-3571/article/view/681298">https://transsyst.ru/0040-3571/article/view/681298</self-uri><abstract xml:lang="en"><p>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.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="ru"><p>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.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>удельная скорость диссипации энергии</kwd><kwd>гетерофазные процессы</kwd><kwd>гомофазные реакции</kwd><kwd>качество смешения</kwd><kwd>коэффициент массоотдачи</kwd><kwd>удельная поверхность контакта фаз</kwd><kwd>индекс сегрегации</kwd></kwd-group><funding-group><funding-statement xml:lang="en">The study was carried out with partial financial support from the Ministry of Science and Higher Education of the Republic of Kazakhstan. Grant number BR18574143 “Development and implementation of technology for cleaning underground waters and providing the population and animals of an agricultural enterprise with drinking water”.</funding-statement><funding-statement xml:lang="ru">Исследование выполнено при частичной финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Республики Казахстан. Номер гранта BR18574143 “Разработка и внедрение технологии очистки подземных вод и обеспечение населения и животных аграрного предприятия питьевой водой”.</funding-statement></funding-group></article-meta></front><body></body><back><ref-list><ref id="B1"><label>1.</label><mixed-citation>Teychené S., Rodríguez-Ruiz I., Ramamoorthy R.K. Reactive crystallization: From mixing to control of kinetics by additives// Current Opinion in Colloid &amp; Interface Science. 2020. V. 46. P. 1. https://doi.org/10.1016/j.cocis.2020.01.003;</mixed-citation></ref><ref id="B2"><label>2.</label><mixed-citation>Bałdyga J. Mixing and fluid dynamics effects in particle precipitation processes. KONA Powder Part J 2016, 33:127.</mixed-citation></ref><ref id="B3"><label>3.</label><mixed-citation>Villermaux J. Micromixing phenomena in stirred reactors. Encyclopedia of fluid mechanics. Houston: Gulf Publishing Company. 1986</mixed-citation></ref><ref id="B4"><label>4.</label><mixed-citation>Patil S., Kate P.R., Deshpande J.B., Kulkarni A.A. Quantitative understanding of nucleation and growth kinetics of silver nanowires// Chem. Eng. J. 2021. V. 414. I. 128711. https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.128711</mixed-citation></ref><ref id="B5"><label>5.</label><mixed-citation>Tanimu A., Jaenicke S., Alhooshani K. Heterogeneous catalysis in continuous flow microreactors: A review of methods and applications// Chem. Eng. J. 2017. V. 327. P. 792. https://doi.org/10.1016/j.cej.2017.06.161</mixed-citation></ref><ref id="B6"><label>6.</label><mixed-citation>Vacassy R., Lemaître J., Hofmann H., Gerlings J.H. Calcium carbonate precipitation using new segmented flow tubular reactor// AIChE J. 2000. V. 46. P. 1241.</mixed-citation></ref><ref id="B7"><label>7.</label><mixed-citation>Zhao C.-X., He L., Qiao S.Z., Middelberg A.P.J. Nanoparticle synthesis in microreactors // Chem. Eng. Sci. 2011. Vol. 66. P. 1463. https://doi.org/10.1016/j.ces.2010.08.039</mixed-citation></ref><ref id="B8"><label>8.</label><mixed-citation>Nightingale A.M., deMello J.C. Segmented Flow Reactors for Nanocrystal Synthesis // Advanced Materials. 2013. V. 25. № 13. P. 1813. http://dx.doi.org/10.1002/adma.201203252</mixed-citation></ref><ref id="B9"><label>9.</label><mixed-citation>Abiev R.S., Kudryashova Y.S., Zdravkov A.V., Fedorenko N.Y. Micromixing and Co-Precipitation in Continuous Microreactors with Swirled Flows and Microreactors with Impinging Swirled Flows // Inorganics. 2023. V. 11. Paper 49. https://doi.org/10.3390/inorganics11020049</mixed-citation></ref><ref id="B10"><label>10.</label><mixed-citation>Paseta L., Seoane B., Julve D. et al. Accelerating the Controlled Synthesis of Metal–Organic Frameworks by a Microfluidic Approach: A Nanoliter Continuous Reactor. ACS Applied Materials &amp; Interfaces. 2013. V. 5 (19). P. 9405.</mixed-citation></ref><ref id="B11"><label>11.</label><mixed-citation>Mu Z., Zhu Y., Li B. et al. Covalent Organic Frameworks with Record Pore Apertures // Journal of the American Chemical Society. 2022. V. 144 (11). P. 5145.</mixed-citation></ref><ref id="B12"><label>12.</label><mixed-citation>Stock N., Biswas S. Synthesis of Metal-Organic Frameworks (MOFs): Routes to Various MOF Topologies, Morphologies, and Composites. Chemical Reviews. 2012. V. 112 (2). P. 933.</mixed-citation></ref><ref id="B13"><label>13.</label><mixed-citation>Klapötke Th.M., Sabaté C.M., Stierstorfer J. Neutral 5-nitrotetrazoles: easy initiation with low pollution // New J. Chem. 2009. V. 33. P. 136. https://doi.org/10.1039/b812529e</mixed-citation></ref><ref id="B14"><label>14.</label><mixed-citation>Abiev R.Sh., Makusheva I.V. Effect of Macro- and Micromixing on Processes Involved in Solution Synthesis of Oxide Particles in High-Swirl Microreactors // Theor. Found. Chem. Eng. 2022. V. 56. P. 141. https://doi.org/10.1134/S0040579522020014</mixed-citation></ref><ref id="B15"><label>15.</label><mixed-citation>Abiev R.Sh., Makusheva I.V., Mironova A.I. Comparison of hydrodynamics and micromixing quality in a two-stage microreactor with intensely swirled flows and in a T-mixer // Chem. Eng. &amp; Proc.: Proc. Intens. 2024. CEP 109829 https://doi.org/10.1016/j.cep.2024.109829</mixed-citation></ref><ref id="B16"><label>16.</label><mixed-citation>Ottino J.M., Ranz W.E., Macosko C.W. A lamellar model for analysis of liquid-liquid mixing// Chem. Eng. Sci. 1979. V. 34. Р. 877.</mixed-citation></ref><ref id="B17"><label>17.</label><mixed-citation>Bałdyga J., Rozen A., Mostert F. A model of laminar micromixing with application to parallel chemical reactions// Chem. Eng. J. 1998. V. 69. Р. 7.</mixed-citation></ref><ref id="B18"><label>18.</label><mixed-citation>Falk L., Commenge J.-M. Performance comparison of micromixers // Chem. Eng. Sci. 2010. V. 65. P. 405. https://doi.org/10.1016/j.ces.2009.05.045</mixed-citation></ref><ref id="B19"><label>19.</label><mixed-citation>Fournier M.-C., Falk L., Villermaux J. A new parallel competing reaction system for assessing micromixing efficiency – Determination of micromixing time by a simple mixing model // Chem. Eng. Sci. 1996. V. 51. № 23. P. 5187. https://doi.org/10.1016/S0009-2509(96)00340-5</mixed-citation></ref><ref id="B20"><label>20.</label><mixed-citation>Commenge J.-M., Falk L. Villermaux–Dushman protocol for experimental characterization of micromixers // Chem. Eng. and Proc.: Proc. Intens. 2011. V. 50. № 10. P. 979. https://doi.org/10.1016/j.cep.2011.06.006.</mixed-citation></ref><ref id="B21"><label>21.</label><mixed-citation>Jasińska M. Test reactions to study efficiency of mixing // Chem. Process Eng. 2015. № 36 (2). Р. 171.</mixed-citation></ref><ref id="B22"><label>22.</label><mixed-citation>Guichardon P., Falk L. Characterisation of micromixing efficiency by the iodide–iodate reaction system. Part I: experimental procedure// Chem. Eng. Sci. 2000. V. 55. P. 4233. DOI: 10.1016/S0009-2509(00)00068-3</mixed-citation></ref><ref id="B23"><label>23.</label><mixed-citation>Abiev R. Sh., Sirotkin A.A. Influence of Hydrodynamic Conditions on Micromixing in Microreactors with Free Impinging Jets// Fluids. 2020. V. 5. Iss. 4. Р. 179 doi:10.3390/fluids5040179;</mixed-citation></ref><ref id="B24"><label>24.</label><mixed-citation>Abiev R. Sh., Nikolaev A.M., Kovalenko A.S., Gorshkova Yu.E, Tsvigun N.V., Baranchikov A.E., Kopitsa G.P., Shilova O.A. One step synthesis of FeOx magnetic nanoparticles in the microreactor with intensively swirling flows// Chem. Eng. Res. and Des. 2024. V. 205 P. 335. https://doi.org/10.1016/j.cherd.2024.03.031</mixed-citation></ref><ref id="B25"><label>25.</label><mixed-citation>Abiev R.S., Kudryashova A.K. Study of micromixing in a microreactor with countering intensively swirled flows. Theor. Found. Chem. Eng. 2024. 59 (2). [Абиев Р.Ш., Кудряшова А.К. Исследование микросмешения в микрореакторе с встречными интенсивно закрученными потоками// Теор. осн. хим. технол. 2024. Т. 59. № 2. С. 141].</mixed-citation></ref><ref id="B26"><label>26.</label><mixed-citation>Соколов В.Н., Доманский И.В. Газожидкостные реакторы. Л.: Машиностроение, 1976.</mixed-citation></ref><ref id="B27"><label>27.</label><mixed-citation>Barabash V.M., Abiev R.S., Kulov N.N. Theory and Practice of Mixing: A Review. Theor. Found. Chem. Eng. 2018. V. 52 № 4. Р. 473. https://doi.org/10.1134/S004057951804036X [Барабаш В.М., Абиев Р.Ш., Кулов Н.Н. Обзор работ по теории и практике перемешивания// Теор. основы хим. технол., 2018. Т. 52. № 4. С. 367. DOI: 10.1134/S0040357118040024]</mixed-citation></ref><ref id="B28"><label>28.</label><mixed-citation>Alopaeus V., Koskinen J., Keskinen K.I. Simulation of the Population Balances for Liquid-Liquid Systems in a Nonideal Stirred Tank, Part 1. Description and Qualitative Validation of the Model// Chem. Eng. Sci. 1999. № 54. Р. 5887.</mixed-citation></ref><ref id="B29"><label>29.</label><mixed-citation>Albadi Y., Abiev R.S., Sirotkin A.A., Martinson K.D., Chebanenko M.I., Nevedomskyi V.N., Buryanenko I.V., Semenov V.G., Popkov V.I. Physicochemical and hydrodynamic aspects of GdFeO3 production using a free impinging-jets methods// Chem. Eng. and Proc.- Proc. Intens. 2021. №166. Р. 108473. https://doi.org/10.1016/j.cep.2021.108473</mixed-citation></ref><ref id="B30"><label>30.</label><mixed-citation>Левеншпиль О. Инженерное оформление химических процессов М.: Химия, 1969. [Levenspiel O. Chemical Reaction Engineering, Third Edition. Wiley. 1999]</mixed-citation></ref><ref id="B31"><label>31.</label><mixed-citation>Виестур У.Э., Кузнецов А.М., Савенков В.В. Системы ферментации. Рига: Зинатне, 1986. [Viesturs U.E., Kuznetsov A.M., Savenkov V.V. Fermentation Systems, Riga: Zinatne Press, 1986.].</mixed-citation></ref><ref id="B32"><label>32.</label><mixed-citation>Александров И.А. Массопередача при ректификации и абсорбции многокомпонентных смесей. Л.: Химия, 1975 . [Aleksandrov I.A. Mass transfer at distillation and absorption of multicomponent mixtures. Leninigrad, Khimia. 1975. ].</mixed-citation></ref><ref id="B33"><label>33.</label><mixed-citation>Heyouni A., Roustan M., Do-Quang Z. Hydrodynamics and mass transfer in gas–liquid flow through static mixers // Chem. Eng. Sci. 2002. № 57. Р. 3325.</mixed-citation></ref><ref id="B34"><label>34.</label><mixed-citation>Abiev R.Sh., Galushko A.S. Hydrodynamics of pulsating flow type apparatus: simulation and experiments// Chem. Eng. J. 2013. V. 229. P. 285. DOI: 10.1016/j.cej.2013.05.105</mixed-citation></ref><ref id="B35"><label>35.</label><mixed-citation>Abiev R.Sh., Galushko A.S. Bubbles size and mass transfer in a pulsating flow type apparatus with gas-liquid mixture// Journal of Flow Chemistry. 2021. № 11. Р. 369. https://doi.org/10.1007/s41981-021-00177-y</mixed-citation></ref><ref id="B36"><label>36.</label><mixed-citation>Vasilev M.P., Abiev R.Sh. Intensification of Droplet Disintegration for Liquid–Liquid Systems in a Pulsating Flow Type Apparatus by Adding an Inert Gas // Fluids. 2023. № 8. Р. 38. https://doi.org/10.3390/fluids8020038.</mixed-citation></ref><ref id="B37"><label>37.</label><mixed-citation>Laakkonen M., Moilanen P., Alopaeus V., Aittamaa J. Modelling local bubble size distributions in agitated vessels // Chem. Eng. Sci. 2007. № 62. Р. 721. DOI: 10.1016/j.ces.2006.10.006m</mixed-citation></ref><ref id="B38"><label>38.</label><mixed-citation>Alves S.S., Maia C.I., Vasconcelos J.M.T., Serralheiro A.J. Bubble size in aerated stirred tanks// Chem. Eng. J. 2002. № 89. Р. 109.</mixed-citation></ref></ref-list></back></article>
