吹气法在线测量折流板脉冲萃取柱脉冲操作参数

在柱径为38、50和100mm的折流板脉冲萃取柱中，以30％TRPO煤油溶液和1mol/LHNO₃溶液为体系，研究吹气法在线测量脉冲萃取柱的脉冲频率和脉冲振幅。实验结果表明：吹气法所得的瞬时压降信号可准确确定脉冲频率，而瞬时压降信号的1个周期面积可确定脉冲振幅。峰面积值与脉冲萃取柱的板数和板开孔率参数成正比，与柱径和脉冲振幅成指数关系。在此基础上，得出了30％TRPO煤油/1mol/LHNO₃体系脉冲振幅的经验关联式，并在两相流条件下得到了验证。     

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。     

外置吹气杯测量折流板脉冲萃取柱柱重压降

在内径为0.3 m和高度为5.6 m的折流板脉冲萃取柱中，分别采用内置吹气杯和外置吹气杯对柱重压降信号进行了测量和比较。实验结果表明，两种吹气杯安装方式所测量的结果一致。因此，为了避免由于内置吹气杯所造成的钚纯化循环脉冲萃取柱异形下澄清段的设计和加工难度，推荐可使用外置吹气杯来测量该工段的脉冲萃取柱柱重压降。     

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。     

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。     

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%。     

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。     

环形脉冲萃取柱中连续相轴向混合的研究

本文在30％TBP(煤油)-水中以水为连续相,实验研究了环形脉冲萃取柱内连续相的轴向混合。实验中采用了示踪剂扰动—响应方法。结果表明,单相流时环形脉冲萃取柱轴向混合系数E_c值仅为相同截面积圆形脉冲筛板柱的40％。单相流条件下轴向混合系数可由下式关联: E_c=0.02(fA)~(1.26)+3.5×10~(-5) 对于两相流条件下,连续相轴向混合系数与分散相存留分数值有关,相应关联式为 E_c=0.02(fA)~(1.26)(1-x)~(3.24)+3.5×10~(-5) 65组实验数据关联的最大偏差小于20％。     

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。     

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。      

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。     

梯形波脉冲柱流体力学特性的研究

在梯形波脉冲筛板萃取柱内,由于逆流的两相流体周期性地进行聚结和再分散,滴径分布比较均匀,正常操作的脉冲强度较低,有利于减小纵向混合的不利影响。有机相连续时,能达到较高的液泛速度,在脉冲强度Af=30×0mm/min,当V_d/V_c=0.9时,两相总液泛速度达1.72 cm/s。在ln(V_a)/(1-φ)与φ和lgφ与lg(V_d)/φ的关系图上,曲线有角点,显示出柱内流型由稳定状态向不稳定状态的转变,这对于确定柱子的操作容量和判定柱子的操作稳定性有一定的实际意义。     

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%。     

30%TBP-煤油/HNO3体系在折流板脉冲萃取柱中的水力学性能

在Φ100mm折流板脉冲萃取柱中实验考察了30％TBP-煤油1mol/LHNO3体系下的萃取柱操作参数（脉冲振幅、脉冲频率、流速和流比）、结构参数（板间距）对萃取柱水力学性能（液泛通量、液泛存留分数和正常操作时分散相存留分数）的影响。实验研究结果表明：液泛通量随脉冲强度的减小而增大，与流比和板间距无关，研究给出了液泛通量与脉冲强度间的关联式；操作参数和柱结构参数对液泛存留分数的影响均可忽略；正常操作时分散相存留分数与连续相的流速、流比成正比关系，而与脉冲频率无关，并随板间距和脉冲振幅的增大而增加。      

气提泵在喷嘴板脉冲萃取柱中的应用

以30%TRPO/煤油溶液和1mol/LHNO3溶液为体系,研究气提泵在柱径100mm喷嘴板脉冲萃取柱中的应用规律。实验结果表明：设计的水相进料气提泵、有机相进料气提泵和水相出料气提泵的液体流量和气体流量均满足线性操作;特别是脉冲萃取柱分散相存留分数与水相吹口气提泵的浸没度之间也呈线性关系,并结合吹气法在线测量技术,可实现对脉冲萃取柱稳定操作进行有效控制。     

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。     

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。     

脉冲筛板柱萃取分离钍、铀的研究(Ⅳ)——钍、铀、酸三组分体系脉冲筛板柱的动态特性及数学模拟

在2英寸脉冲筛板柱中,测定了钍、铀、酸三组分体系水相及有机相出口动态响应曲线,采用级模型模拟了动态响应曲线,利用优化方法获得了有关模型参数。根据模拟程序设计了一种较优的起动方式。实验及理论分析结果表明:采用级模型模拟H~+,Th,U多组分非线性平衡体系的脉冲筛板柱动态特性是可行的,所得参数可近似表征柱内传质过程。起动时间随两相流量增大而缩短,各组分起动时间长短与其在柱内的分离效率有关,分离效率越高,起动时间越长。     

共去污单元脉冲萃取柱模型及计算机模拟

在扩散模型的基础上,对共去污单元脉冲萃取柱"切片"数学处理,建立了数学模型,模型中添加了多组分共存分配比计算模块,编写完成了可用于模拟计算共去污单元脉冲萃取柱萃取HNO3、U(Ⅵ)、Pu(Ⅳ)稳态计算程序。利用文献报道的实验数据,对程序进行了验证。结果表明,程序模拟计算的各组分稳态浓度剖面与实测值符合良好,程序可以实现共去污单元多组分共萃的模拟计算。并在此基础上,利用该程序对1A脉冲萃取柱工艺设计进行了初步研究计算。结果表明,脉冲萃取柱的萃取效率与处理料液组分浓度有关,以往一级混合澄清槽等于若干米脉冲柱的设计方法认识有所偏差,应使用计算机模拟方法整体设计脉冲萃取柱。     

棒束定位格架空气-水两相分布数值模拟

用计算流体动力学程序CFX4．2对棒束定位格架通道内空气．水两相流体三维流动进行了数值模拟。在计算中，采用了考虑界面横向效应的两流体模型，用该模型计算模拟了通道的l/4区域和定位格架交混叶片．获得了流体区域的两相流速和相分布；并分析了定位格架交混叶片对流动和相分布的影响。结果表明．带定位格架棒束流道内空气-水两相流动数值模拟基本合理．该方法可用来初步分析复杂通道内的两相流动。