四光纤探针及CFD模拟对Φ38脉冲筛板萃取柱水力学性能的研究
发布时间：2021-01-02 20:42
脉冲筛板萃取柱是一种具有高生产能力、高分离效率以及对界面污物不敏感的设备,目前已成为湿法后处理技术普雷克斯流程（PUREX,Plutonium Uranium Recovery by Extraction）中重要的溶剂萃取设备之一,研究其水力学性能可以进一步掌握脉冲萃取柱内流体的运动规律,这对未来后处理厂设计大型萃取柱有重要意义。脉冲筛板萃取柱中关于两相流体流场特性的研究手段主要有实验测量和CFD（计算流体力学）研究两种,本文通过四传感器光纤探针技术和CFD（计算流体力学）软件ANSYS Fluent 16.0对脉冲筛板柱内分散相流场特征进行了实验与模拟研究。本文在萃取板段内壁直径为38mm的脉冲筛板萃取柱中,以30%TBP/煤油作为分散相,1mol/L硝酸作为连续相,利用自制的四传感器光纤探针对柱内分散相水力学性能进行了实验研究。本文假设分散相液滴为刚性球体,在此基础上,对四传感器光纤探针测量分散相液滴局部水力学性能的数学原理进行了详细推导。实验结果表明:随着脉冲强度的增加,液滴速度与液滴索特直径均呈现出减小的趋势,存留分数呈现出增加的趋势;伴随着分散相进料速度的增大,液滴速度与存留...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
脉冲筛板柱结构简图
图 1.2 脉冲发生器类型制造脉冲的设备又可以进一步细分为风箱型、膜片型和活塞型等等，脉冲发生装简图见图 1.2 所示。机械脉冲发生器与脉冲萃取柱主体结构直接接触，不需要脉，在乏燃料后处理中，维修和更换都要考虑放射性扩散问题。而通过气压来制造时与料液接触的只有脉冲腿，脉冲腿与空气脉冲装置之间通过管道连接，在维修换中无需考虑放射性的影响，本文采用的就是空气脉冲发生器。脉冲的输入能够加强液滴的破碎和离散，但脉冲强度不能过大，否则会造成液度离散，这样很可能会引起液泛，造成两相分相困难，最终的结果就是导致处理降低。因此，外加脉冲的强度对水力学的影响需要深入研究，找出具有最佳萃取的脉冲强度。2.2 脉冲筛板萃取柱的操作区间在普雷克斯流程中，由于工作介质为液液两相流，需要外加脉冲，而相比于脉量的大小，重力对柱内流体的流动状况的影响较小，研究人员通常将其忽略，因
确定了的情况下以及萃取柱结构尺寸不变时，萃取柱本上取决于脉冲强度的大小程度和连续相、分散相进如图 1.3 所示，在不同的操作条件下，脉冲萃取柱的。区：由于施加的脉冲能量太小，而流动阻力又太大，具体表现为两相均无法顺利进入柱体，严重时甚至会口流出。澄清区：在这个操作区间里，外加脉冲的容量略微大小，此时两相可以比较好的逆流。但是此时的脉冲的的进料速度也比较小，这将会使两相流体在柱内的停相液滴聚集在筛板附近，在两块筛板之间，可以明显澄清部分，因此将该操作区间称为混合澄清区。该运不均匀，接触面积小，不利于传质。
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国乏燃料离堆贮存需求分析[J]. 洪哲,赵善桂,张春龙,曹芳芳,刘新华,叶国安. 核科学与工程. 2016(03)
[2]能源发展战略行动计划（2014-2020年）（摘录）[J]. 上海节能. 2014(12)
[3]光学探针在气液两相流动局部参数测量中的应用研究[J]. 田道贵,孙立成,高菲,刘靖宇,孙波. 实验流体力学. 2012(06)
[4]鼓泡塔中离子液体-空气两相流的CFD-PBM耦合模拟[J]. 徐琰,董海峰,田肖,张香平,张锁江. 化工学报. 2011(10)
[5]国外核燃料后处理化学分离技术的研究进展及考察[J]. 韦悦周. 化学进展. 2011(07)
[6]筛板结构与分布对脉冲萃取塔传质性能的影响[J]. 唐晓津,骆广生,李洪波,汪家鼎. 石油化工. 2003(12)
[7]吹气法在线测量脉冲萃取柱参数研究[J]. 陈靖,徐世平,吴秋林,刘秉仁,邰德荣,宋崇立. 原子能科学技术. 2001(S1)
[8]三探头单纤光导探针测量二维气泡速度[J]. 郑荣钏,杨瑞昌,沈幼庭,朱繁林. 清华大学学报(自然科学版). 1996(10)
[9]气泡-水流两相流的激光多普勒法测量[J]. 路展民,李广达,彭五顺,谭长虹. 力学学报. 1988(06)
[10]脉冲筛板萃取柱中单液滴运动的研究[J]. 戴猷元,杨丽达,汪家鼎. 清华大学学报(自然科学版). 1987(03)
博士论文
[1]重型商用车转向系统建模及整车动力学仿真研究[D]. 孙营.华中科技大学 2011
硕士论文
[1]脉冲萃取柱水力学性能的实验与模拟研究[D]. 谢庭亮.哈尔滨工程大学 2015
[2]脉冲筛板萃取柱存留分数研究[D]. 马海燕.哈尔滨工程大学 2012
[3]φ100折流板脉冲萃取柱水力学性能研究[D]. 毕升.清华大学 2006
[4]ф50折流板脉冲萃取柱的水力学性能研究[D]. 吴伟.清华大学 2005
本文编号：2953609
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
脉冲筛板柱结构简图
图 1.2 脉冲发生器类型制造脉冲的设备又可以进一步细分为风箱型、膜片型和活塞型等等，脉冲发生装简图见图 1.2 所示。机械脉冲发生器与脉冲萃取柱主体结构直接接触，不需要脉，在乏燃料后处理中，维修和更换都要考虑放射性扩散问题。而通过气压来制造时与料液接触的只有脉冲腿，脉冲腿与空气脉冲装置之间通过管道连接，在维修换中无需考虑放射性的影响，本文采用的就是空气脉冲发生器。脉冲的输入能够加强液滴的破碎和离散，但脉冲强度不能过大，否则会造成液度离散，这样很可能会引起液泛，造成两相分相困难，最终的结果就是导致处理降低。因此，外加脉冲的强度对水力学的影响需要深入研究，找出具有最佳萃取的脉冲强度。2.2 脉冲筛板萃取柱的操作区间在普雷克斯流程中，由于工作介质为液液两相流，需要外加脉冲，而相比于脉量的大小，重力对柱内流体的流动状况的影响较小，研究人员通常将其忽略，因
确定了的情况下以及萃取柱结构尺寸不变时，萃取柱本上取决于脉冲强度的大小程度和连续相、分散相进如图 1.3 所示，在不同的操作条件下，脉冲萃取柱的。区：由于施加的脉冲能量太小，而流动阻力又太大，具体表现为两相均无法顺利进入柱体，严重时甚至会口流出。澄清区：在这个操作区间里，外加脉冲的容量略微大小，此时两相可以比较好的逆流。但是此时的脉冲的的进料速度也比较小，这将会使两相流体在柱内的停相液滴聚集在筛板附近，在两块筛板之间，可以明显澄清部分，因此将该操作区间称为混合澄清区。该运不均匀，接触面积小，不利于传质。
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国乏燃料离堆贮存需求分析[J]. 洪哲,赵善桂,张春龙,曹芳芳,刘新华,叶国安. 核科学与工程. 2016(03)
[2]能源发展战略行动计划（2014-2020年）（摘录）[J]. 上海节能. 2014(12)
[3]光学探针在气液两相流动局部参数测量中的应用研究[J]. 田道贵,孙立成,高菲,刘靖宇,孙波. 实验流体力学. 2012(06)
[4]鼓泡塔中离子液体-空气两相流的CFD-PBM耦合模拟[J]. 徐琰,董海峰,田肖,张香平,张锁江. 化工学报. 2011(10)
[5]国外核燃料后处理化学分离技术的研究进展及考察[J]. 韦悦周. 化学进展. 2011(07)
[6]筛板结构与分布对脉冲萃取塔传质性能的影响[J]. 唐晓津,骆广生,李洪波,汪家鼎. 石油化工. 2003(12)
[7]吹气法在线测量脉冲萃取柱参数研究[J]. 陈靖,徐世平,吴秋林,刘秉仁,邰德荣,宋崇立. 原子能科学技术. 2001(S1)
[8]三探头单纤光导探针测量二维气泡速度[J]. 郑荣钏,杨瑞昌,沈幼庭,朱繁林. 清华大学学报(自然科学版). 1996(10)
[9]气泡-水流两相流的激光多普勒法测量[J]. 路展民,李广达,彭五顺,谭长虹. 力学学报. 1988(06)
[10]脉冲筛板萃取柱中单液滴运动的研究[J]. 戴猷元,杨丽达,汪家鼎. 清华大学学报(自然科学版). 1987(03)
博士论文
[1]重型商用车转向系统建模及整车动力学仿真研究[D]. 孙营.华中科技大学 2011
硕士论文
[1]脉冲萃取柱水力学性能的实验与模拟研究[D]. 谢庭亮.哈尔滨工程大学 2015
[2]脉冲筛板萃取柱存留分数研究[D]. 马海燕.哈尔滨工程大学 2012
[3]φ100折流板脉冲萃取柱水力学性能研究[D]. 毕升.清华大学 2006
[4]ф50折流板脉冲萃取柱的水力学性能研究[D]. 吴伟.清华大学 2005
本文编号：2953609
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