МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОТОЧНЫХ МИКРОРЕАКТОРОВ

  • Шишанов Михаил Валентинович
  • Кук Христофор Герман
  • Досов Кирилл Алексеевич
  • Морозов Никита Вячеславович
  • Яшунин Дмитрий Владимирович
  • Большаков Иван Андреевич
Ключевые слова: проточный реактор, микрореактор, проточная химия, модульный реактор, пластинчатый реактор, микрореакция, микросмесители, реакторы и теплообменники, вычислительная гидродинамика

Аннотация

Статья посвящена исследованию моделирования процессов микрофлюидики и геометрических параметров моделей в области проточных микрореакторов. Данный тип реакторов основан на проточной химии, которая позволяет значительно увеличить выход получаемого продукта, а также снизить экономические затраты на производстве. Микропроточные реакторы рассматриваемого формата используются, прежде всего, в специальной химии и позволяют синтезировать уникальные по своим свойствам вещества, производство которых является универсальным и особенно опасным в емкостном исполнении. Приведены и прокомментированны некоторые результаты моделирования, демонстрирующие работу в инженерно-конструкторских программах CFD (Computational Fluid Dynamics modeling), CAD (Computer Aided Design) и CAE (Computer Aided Engineering), таких как «SolidWorks», «ANSYS Fluent», «Abaqus». Предложен метод по идентификации лидер-модели, обладающей ключевыми параметрами, наиболее приближенными к требуемым. Результаты данных расчётов подлежат тщательному анализу, на основании которого можно сделать вывод о физичности конкретной модели. Успешная модель подлежит воплощению в металл, доработке под требования заказчика и применению на реальном производстве. Будущие исследования нашей команды будут направлены на разработку микрореакторов других форматов, а также на изобретение и моделирование принципиально новых форм каналов для протекания химической реакции.

Литература

Brendon J. Doyle, Petteri Elsner, Bernhard Gutmann. Mini-Monoplant Technology for Pharmaceutical Manufac-turing. Org. Process Res. Dev. 2020, 24, 2169-2182.
2. Thomas Wirth. Microreactors in Organic Chemistry and Catalysis. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Bosch-str. 12,69469 Weinheim, Germany, 2013.
3. Tyler D., Peter H. Applying Flow Chemistry: Methods, Materials, and Multistep Synthesis [et all]. The Journal of Organic Chemistry. 2013. N 13. P. 6384-6389.
https://doi.org/10.1021/jo400583m
4. Prashant L., Sarang P.A., Bharat A., Shirish H., Makarand S. Review on microreactors: Reactor fabrication, design, and cutting-edge applications [et all]. Chemical Engi-neering Science. 2018. N 189. P. 431-448.
5. US Patent N 0060152A1. Methods and systems for im-proved biodiesel production. Brian H.Dennis, Richard E. Bil-lo, Christopher R. Oliver, John W. Priest, Edward S. Kole-sar, Elinor Kolesar, 2011.
6. Mark C. Messner, Guosheng Ye &T.-L. Sham. A Struc-tural Design Approach Tailored for the Rapid Preliminary Design of Microreactor Components. Patient Education and Counseling. 2017. N 100. P. 1634-1642.
https://dx.doi.org/10.1016/j.pec.2017.04.005
7. RU Patent N 2429064C2, IPC B01J 10/00. Laboratory de-vice for flow-type ozonolysis and method of ozonolysis reac-tion / Salai D., Varga N., Bonts F., Garvas F., Karanchi T., Gederhazi L., Jurge L.; applicant and patent holder Ta-lesNano Nanotechnologiai Zrt.; application. 22.12.2006; publ. 20.09.2011.
8. Shabliy L.S., Krivtsov A.V., Kolmakova D.A. Computer modeling of typical hydraulic and gas dynamic processes of engines and power plants in Ansys Fluent: textbook. manual. Samara: Publishing House of Samar. un-ta, 2017. 108 p.
9. Minkov L.L., Moiseeva K.M. Numerical solution of hydro-dynamic problems using the computing package Apsus Flu-ent: textbook. Manual. Tomsk: STT, 2017. 122 p.
10. Lyapkov A.A. Material and thermal calculations in chemical technology. Study guide. Tomsk: TPU Publishing House, 2005. 105 p.
11. Sokolov M.M., Volkova I.V., Mnykh S.V., Egarmin K.A. Investigation of the operation of a reinforced concrete beam using the Abaqus software system. Universum. 2017. N 2. P. 35-44.
12. US Patent N 9302243B2. A continuous-acting microreactor. Norbert Josef Kokmann. 2016.
Опубликован
2023-10-15
Как цитировать
Валентинович, Ш., Герман, К., Алексеевич, Д., Вячеславович, М., Владимирович, Я., & Андреевич, Б. (2023). МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОТОЧНЫХ МИКРОРЕАКТОРОВ. Современные наукоёмкие технологии. Региональное приложение, 75(3), 97-106. извлечено от http://snt-isuct.ru/article/view/5468
Раздел
Инженерно-технически науки, машиностроение и технологии