四光纤探针及CFD模拟对脉冲筛板萃取柱水力学性能研究

文档名：四光纤探针及CFD模拟对脉冲筛板萃取柱水力学性能研究
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,目前己成为湿法后处理技术普雷克斯流程(PUREX,PlutoniumUraniumRecoverybyExtraction)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,对脉冲萃取柱的放大设计具有重要的意义.研究脉冲柱水力学性能的方法主要有实验和模拟计算两种.本文首先在φ38mm脉冲筛板萃取柱中，以1mol/L硝酸为连续相，30％TBP/煤油为分散相，利用自制的四传感器光纤探针对柱内分散相水力学性能如液滴直径、存留分数和液滴速度等进行了实验研究。在假设液滴为刚性球体的基础上，对四传感器光纤探针测量液滴局部瞬时直径和瞬时速度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减小，存留分数增加：随着分散相表观流速的增加，液滴速度与存留分数均增加：随着连续相表观流速的增加，液滴速度减小，存留分数增加。两相表观流速对液滴索特直径的影响不大。其中，光纤探针测得的局部存留分数与体积置换法测得的平均存留分数偏差约20%。然后本文使用ANSYS-Fluent16.0对萃取柱内分散相水力学性能进行了模拟研究，计算模型基于欧拉一欧拉多相流模型、k-ε湍流模型、schiller-naumunn-pb曳力模型，结合群体平衡模型，并考虑了虚拟质量力，操作条件设置与实验相同。模拟结果表明：随着柱高的增加，液滴索特直径与液滴速度均增加，存留分数减小。将实验结果与模拟结果进行了对比，发现液滴索特直径模拟与实验结果偏差约10%，液滴速度模拟与实验结果偏差小于20%。
作者：樊晨晨高杨侯洪国徐英波
作者单位：哈尔滨工程大学核科学与技术学院,哈尔滨,150001
母体文献：第四届全国核化学与放射化学青年学术研讨会论文集
会议名称：第四届全国核化学与放射化学青年学术研讨会  
会议时间：2017年5月20日
会议地点：南京
主办单位：中国化学会,中国核学会
语种：chi
分类号：TQ0O65
关键词：脉冲筛板萃取柱  水力学性能  四光纤探针  计算流体力学
在线出版日期：2017年12月4日
基金项目：
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2024-12-11 16:27 上传 四光纤探针及CFD模拟对脉冲筛板萃取柱水力学性能研究.pdf

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