φ38脉冲筛板柱硝酸传质及水力学性能研究

发布时间：2023-04-08 00:15

　　脉冲筛板柱是化工工艺中最重要的萃取设备之一，广泛应用于核燃料后处理中。分散相液滴直径、存留分数和总体积传质系数是衡量脉冲筛板柱工作性能的关键参数，对脉冲筛板柱的优化、放大有直接的影响。本论文研究了脉冲筛板柱的质量传递性能，对有传质条件下的脉冲筛板柱水力学性能(分散相液滴直径和存留分数)进行了探讨，并应用CFD(Computational Fluid Dynamics)软件对脉冲筛板柱的内部流场信息作了模拟。 实验所采用柱形为Φ38mm标准脉冲筛板柱，以30%TBP(磷酸三丁酯)/煤油—硝酸—水(硝酸浓度为3mol/L)为研究体系，水作为连续相、30%TBP/煤油作为分散相、硝酸作为溶质，萃取传递方向为连续相到分散相。实验分别采用照相法、体积置换法及稳态浓度剖面法对脉冲筛板柱中分散相液滴直径、存留分数和总体积传质系数进行测量，具体考察了连续相表观流速、分散相表观流速、脉冲强度、流比及总表观流速等操作条件对脉冲筛板柱液滴直径、存留分数和总体积传质系数的影响。 实验研究表明：分散相液滴直径随着两相表观流速、总表观流速的增大而增大，随脉冲强度的增大而减小；连续相表观流速恒定时，液滴直径随流比增...

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 概述
        1.1.1 乏燃料后处理
        1.1.2 PUREX 流程及萃取设备
        1.1.3 TBP 萃取硝酸行为
    1.2 脉冲筛板柱
        1.2.1 脉冲筛板柱的结构和操作特性
        1.2.2 脉冲筛板柱的水力学性能
        1.2.3 脉冲筛板柱的传质特性
        1.2.4 脉冲筛板柱传质特性的影响因素
    1.3 萃取柱传质模型
        1.3.1 柱塞流模型
        1.3.2 轴向扩散模型
    1.4 脉冲筛板柱 CFD 模拟简介
    1.5 国内外萃取柱传质研究
    1.6 本文主要研究内容
第2章 实验过程及数据处理
    2.1 实验设备和体系
        2.1.1 实验设备
        2.1.2 实验体系
        2.1.3 实验操作条件
    2.2 实验测量方法
        2.2.1 分散相液滴直径测量
        2.2.2 分散相存留分数测量
        2.2.3 总体积传质系数测量
    2.3 数据处理方法
        2.3.1 分散相液滴直径数据处理
        2.3.2 分散相存留分数数据处理
        2.3.3 总体积传质系数数据处理
    2.4 CFD 模拟设置
        2.4.1 网格结构及划分
        2.4.2 计算模型
        2.4.3 边界条件
    2.5 本章小结
第3章 脉冲筛板柱水力学实验研究
    3.1 脉冲筛板柱液滴直径影响因素研究
        3.1.1 两相表观流速对液滴直径的影响
        3.1.2 脉冲强度对液滴直径的影响
        3.1.3 流比对液滴直径的影响
        3.1.4 液滴直径分布
    3.2 脉冲筛板柱存留分数影响因素研究
        3.2.1 两相表观流速对存留分数的影响
        3.2.2 脉冲强度对存留分数的影响
        3.2.3 流比对存留分数的影响
    3.3 分散相液滴直径和存留分数关联式拟合
        3.3.1 分散相液滴直径关联式
        3.3.2 分散相存留分数关联式
    3.4 有、无传质条件下分散相液滴直径和存留分数比较
    3.5 本章小结
第4章 脉冲筛板柱传质过程实验研究
    4.1 脉冲筛板柱总体积传质系数影响因素研究
        4.1.1 两相表观流速对 K_oxa 的影响
        4.1.2 脉冲强度对 K_oxa 的影响
        4.1.3 流比对 K_oxa 的影响
    4.2 总体积传质系数关联式拟合
    4.3 数值计算结果分析
    4.4 本章小结
第5章 CFD 模拟结果及分析
    5.1 两相流速分布
    5.2 两相体积分数分布
    5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢
符号说明



本文编号：3785616