环形脉冲萃取柱中两相流动特性的研究

具有环状截面的脉冲萃取柱可以有效地提供更大的柱截面积,并且保证核燃料的临界安全。本文研究了环形脉冲萃取柱中两相流动特性。实验柱由内径为50mm玻璃管构成,中间插入外径为16mm或30mm的不锈钢内管。实验中所测得的数据用半经验公式进行了关联。环形柱的液泛数据与具有相同截面积的一般园柱形萃取柱的液泛数据进行了比较。     

环形柱隙径比对连续相轴向混合的影响

环形脉冲萃取柱是一种新的脉冲筛板萃取柱。环隙尺寸与柱径之比是环形柱的重要结构参数。在4种不同柱结构的环形脉冲筛板萃取柱中,以30%TBP(煤油)-水(水相连续)为实验体系,采用“扰动-响应”技术实测了示踪剂的停留时间分布曲线。并拟合出连续相轴向扩散系数E_c值。讨论了影响环形柱连续相轴向混合特性的因素。结果表明,环形柱内连续相轴向扩散系数E_c 随外界输入能量的增大而增大,随隙径比的增大而增大。在此基础上提出的关联式取得了良好的拟合效果,E_c 计算值与实测值的相对偏差小于20%。     

环形脉冲萃取柱的传质性能研究

本文以30％TBP(煤油)-HNO_3-水为实验体系,进行了环形脉冲萃取柱传质性能的研究。实验中测定了沿环形柱的稳态浓度剖面及分散相的存留分数,以扩散模型为基础,采用最优化方法拟合浓度剖面,求得环形脉冲萃取柱的“真实”传质单元高度,分散单元高度及表观传质单元高度。同时建立了相应的关联式。与具有相同截面积的同形脉冲筛板柱相比,环形脉冲萃取柱的传质效率与圆形柱相当,分散单元高度则比圆柱的小。     

不同隙径比环形脉冲萃取柱中两相流动特性的研究

环形脉冲萃取柱在核燃料处理工业中可以提供大的生产能力并保证临界安全。本文在外柱径为１００ｍｍ的４种不同隙径比的环形脉冲萃取中，以３０％ＴＢＰ（煤油）－水（水相连续）为实验体系，研究了柱内两相流动的特性。研究结果表明，用修正的Ｐｒａｔｔ关联式描述环形脉冲萃取柱内两相流动特性是可行的。特性速度Ｕｋ随外界输入能量的增大而减小，随隙径比的增大而增大。文中提出的包括隙径比参数在内的液泛速度关联式，其计算值与实验值比较，相对误差在±２０％以内。     

脉冲萃取柱中两相界面的新型自动控制原理

根据脉冲萃取柱界面移动速度和界面位移的特征，以及界面移动速度与控制器输出量之间单值映射规律，提出了以初始界面位置和目标位置之间的中点作为调节首要阶段，利用运动学对称性特点，实现了对界面位置的调节，同时确定了界面移动速度为零时控制器输出量的大小。当接近目标位置时，采用模糊控制来调节界面位置。计算机仿真实验和真实实验验证了上述控制模式的正确性。     

环形折流板和标准喷嘴筛板脉冲萃取柱性能研究

在动力堆乏燃料后处理中间试验厂1A单元工艺条件下,对柱径为120mm、自由截面积为25％、板段有效高度为2575mm的环形折流板和标准喷嘴筛板脉冲萃取柱的性能进行了试验研究。含铀体系的流体力学试验结果表明环形折流板和标准喷嘴筛板柱的液泛通量分别为2.29和1.60cm/s;处理环形折流板柱的液泛比标准喷嘴筛板柱的快速。传质试验结果表明两种柱型的理论级当量高度皆为700mm,传质单元高度皆为210mm,铀的萃取率为99.99％,但环形折流板柱的可操作区域比标准喷嘴筛板柱的宽。环形折流板柱的性能优于标准喷嘴筛板柱。     

脉冲萃取柱筛板表面浸润性的研究

本文对30％TBP(煤油)-HNO_3-UO_2(NO_3)_2平衡体系,研究了诸因素下不锈钢筛板表面浸润性随时间的变化。结果表明:筛板在空气中放置50天后,由亲水性变成憎水性;在敞开的两相体系中,由亲水性变成几乎中性;在密闭体系中,可以保持亲水性。对筛板施加超声波作用,不论在何种环境下,均能保持其亲水性。两相界面张力随时间无明显变化,因此可以不必考虑它对浸润性变化的影响。     

脉冲筛板萃取柱流体力学性能的研究

汪家鼎等在1963年提出了脉冲筛板柱流体力学性能的基本关联式V_d/X V_c/(1-X)=V_o(1-X)e~(kx)。我们从粒子沉降的基本原理出发,对关联式进行了一定的推导。在用关联式处理了大量实验数据后,认为该式可以较好地关联各类实验数据和计算液泛参数。其中的K值是衡量柱子液滴分散-聚结状态的重要参数,当分散相浸润筛板时,K>0,相反,一般K<0,以此来区分柱子的两种操作状况,即Ⅱ型柱和Ⅰ型柱。文中分析了K值和柱子通量的关系,对影响K值的因素进行了定性分析和物性关联。     

梯形脉冲筛板萃取柱性能的研究

梯形脉冲柱在分散-聚合状态下操作。两相流体周期性地聚合与再分散能增强表面更新速率和有效地抑制返混现象。柱内流体系单一分散,液滴尺度分布比较均匀,在有机相连续、V_d/V_c=0.5时,液泛速度达1.8cm/s。同样情况下所需的脉冲强度约为正弦波脉冲柱的一半。其萃取效率比正弦波脉冲柱约高30%。在1.1m高的板段内,用钍作为传质核素,用配制的后处理废液进行了回收钍的模拟试验,钍回收率大于98%。     

吹气法在线测量脉冲萃取柱参数研究

用吹气法在线测量脉冲萃取柱参数。结果表明两相界面测量的偏差在±4mm以内,脉冲频率测量的相对偏差在2％以内,存留分数测量的相对偏差在±5％以内。由信号曲线得到的参数S与脉冲腿中的表观脉冲振幅之间存在较好的线性关系,脉冲柱内真实振幅与表观振幅和频率比值之间也存在相关性较好的线性关系。可通过吹气法测量脉冲萃取柱中的真实振幅。     

电还原脉冲筛板萃取柱的数学模拟

1 引言在核燃料后处理的Purex过程中,铀、钚的氧化还原分离是一个重要的环节。由于传统的化学氧化还原法存在着许多缺点,多年来,美国和西德等国对实现“无盐过程”经济有效的电解氧化还原法作了大量的研究和开发工作。尤其是电还原脉冲柱的研究和应用,展示了它在后处理工业中诱人的发展前景。然而,由于实验测量、数学模型以及数学求解等方面还存在许多问题,加之核燃料后处理技术的敏感性,很少见到有     

标准喷嘴板脉冲萃取柱脉冲振幅的在线测量

实验考察了5个标准喷嘴板脉冲萃取柱系统在吹气条件下脉冲振幅与柱重瞬间正弦信号1个周期峰面积之间关系。实验结果表明：在吹气条件下,峰面积与脉冲频率无关;流道因子随着脉冲振幅和脉冲频率增加而增大,与脉冲萃取柱柱高、柱径和连续相密度无关。在此基础上,获得了吹气法在线测量脉冲振幅的经验关联式。      

脉冲筛板萃取柱流动特性和液泛的研究

在脉冲筛板萃取柱中,K值较大的Ⅱ型柱有一个明显的过渡区,且随着K值的增大而扩大,柱内的流动状态和Ⅰ型柱有明显的不同。液泛可分成三类:脉冲不足液泛;乳化液泛和转相液泛,三类液泛在Ⅰ型柱和Ⅱ型柱中又有明显的差别,Ⅱ型柱乳化液泛具有最大的液泛负荷,其K值在二,三左右。在30％TBP(OK)—HNO_3体系中.最大负荷通常超过1300开/分米~2时。而K值更大的Ⅱ型柱,通常不宜选作正常的操作体系。     

吹气对喷嘴板脉冲萃取柱脉冲振幅测量的影响

实验考察了5个喷嘴板脉冲萃取柱系统吹气条件下的真实振幅与表观振幅之间的关系。实验结果表明：在吹气条件下，由于吹气系统及脉冲萃取柱内气体被压缩，吸收掉了脉冲腿中部分液体的体积变化，使实验测量的柱内真实振幅值与无吹气条件下计算的真实振幅值间的偏差加大。     

脉冲萃取柱中正辛醇-硝酸体系流体力学性能研究

研究了喷嘴板脉冲萃取柱中正辛醇-0.5mol/L硝酸体系的液泛通量、分散相存留分数等流体力学特性.用改进的Pratt公式对两相流体力学参数进行了关联,得到水相连续时的n值为1.15,有机相连续时的K值为5.64.特性速度可用下述经验公式关联Vo(Vo′)=11.7e-0.693Af.有机相连续时柱内液滴以聚集为主,水相连续时柱内液滴以分散为主.在相同的脉冲强度下,该体系水相连续时液泛通量较小,有机相连续时液泛通量较大.经验公式计算得到的水相连续时的液泛通量与实验值的相对误差在±15%以内.     

脉冲筛板萃取柱中30%TRPO-煤油/硝酸体系流体力学性能研究

研究了脉冲筛板萃取柱中３０％ＴＲＰＯ－煤油／硝酸体系的流体力学特性。有机相连续时,柱内液滴以聚结为主,水相连续时,柱内液滴以分散为主。该体系在脉冲筛板萃取柱中具有较大的液泛通量,在相同脉冲强度下,有机相连续时的液泛通量比水相连续时的大。     

空气脉冲对吹气法测量脉冲萃取柱下澄清段压力的影响

本工作实验考察在吹气条件下空气脉冲对脉冲萃取柱下澄清段所测量的柱重、有机相密度、两相界面和水相密度的时均压降影响。实验结果表明：在无空气脉冲且流速为零、有空气脉冲且单相流流速为零和有空气脉冲且单相流流速不为零的条件下，吹气法所测量的有机相密度、水相密度及两相界面的时均压降是一致的，而在有空气脉冲且两相流速均不为零的条件下，吹气法所测量的水相密度、有机相密度和两相界面的时均压降误差依次增大。对于有机相，吹气法所测量的柱重时均压降随着空气脉冲振幅的增加而减小，随着流速增加而增大；对于水相，由于其流动方向与有机相相反，柱重时均压降随流速的增加而减小。     

环形流道两相流特性实验研究

在日本原子力研究所的一个两以试验台架上,进行了环形流道空气－水丙相流窟泡份额和逆向流试验,观察了其流型。通过试验和分析,提出了漂移流模型中分布系数Co和气相漂移速度Vgi的经验关系式;得到了逆向流Wallis表达式的拟合参数。对试验结果的分析表明,当流道间隙很小（Bond数小于1）时,流型和两相流动与间隙较大时有所不同。     

脉冲萃取柱下澄清段的吹气法管道设计原则

本工作实验考察吹气管道体积对吹气法在线测量脉冲萃取柱真实振幅的影响。实验结果表明：当吹气管道总体积与吹气杯体积之比不大于4时,吹气法在线测量的真实振幅与表观振幅呈线性关系。同时,就满足乏燃料后处理中脉冲萃取柱下澄清段压降在线测量的吹气管道的要求进行了讨论。根据这一要求,确定了吹气系统的设计原则。     

磷酸二丁酯-硝酸锆络合物对脉冲筛板萃取柱负荷影响的研究

本文介绍了在30％TBP(磷酸三丁酯)/煤油-HNO_3体系中DBP(磷酸二丁酯)与硝酸锆络合物的形成对脉冲喷嘴板萃取柱液泛负荷的影响。实验研究结果表明:当有机相中DBP的浓度小于(2.0±0.2)×10~(-3)M时,其络合物对液泛负荷影响不大;当DBP浓度大于(2.0±0.2)×10~(-3)M时,液泛负荷明显下降。文章指出,在萃取过程中产生亲有机相的胶状沉淀物zr(OH)(NO_3)(DBP)_2,是导致体系过分乳化、易于液泛、操作容量降低的主要原因。本研究对探讨Purex过程污物形成机理、确定1A柱操作负荷有较大的实际意义。