【摘要】：脈沖篩板萃取柱是一種重要的液液萃取設(shè)備,因其內(nèi)部無轉(zhuǎn)動部件、處理能力大、易于遠(yuǎn)距離操縱等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于乏燃料后處理領(lǐng)域。脈沖篩板萃取柱的水力學(xué)性能(分散相存留分?jǐn)?shù)、分散相液滴直徑大小及分布、分散相液滴速度)對于其傳質(zhì)能力有著極為重要的影響,為對其進(jìn)行放大設(shè)計(jì),需對其水力學(xué)性能進(jìn)行詳細(xì)研究。四光纖探針技術(shù)是近年來開發(fā)出用于兩相流研究的技術(shù),具有靈敏度高,信號響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。相對于其他應(yīng)用于脈沖篩板萃取柱水力學(xué)性能研究的技術(shù),如照相法、取樣法等,四光纖探針技術(shù)不僅可以測量分散相液滴直徑、局部存留分?jǐn)?shù),還可以測液滴的速度矢量,這對于研究分散相在萃取柱內(nèi)的行為具有重要意義。本文利用四光纖探針技術(shù),改進(jìn)了相應(yīng)的信號處理程序,并分別以乙酸丁酯、40%正辛醇/煤油為分散相,去離子水為連續(xù)相,考察了兩相表觀流速及脈沖強(qiáng)度對分散相液滴行為的影響以及液滴速度與液滴直徑的關(guān)系。乙酸丁酯-水體系的研究結(jié)果表明,隨著脈沖強(qiáng)度的增加:液滴直徑分布略有減小;液滴平均速度稍有增加;液滴運(yùn)動方向與豎直方向夾角變小。兩相表觀流速對液滴直徑分布及速度影響較小。在所選取的操作條件下,液滴速度與豎直方向的夾角分布在0-45°之間,且主要集中分布于于0-30°。此外,隨著液滴直徑的增大,液滴平均速度先急劇增加,后趨于平穩(wěn)。40%正辛醇/煤油-水體系的研究結(jié)果表明,脈沖強(qiáng)度的大小對液滴直徑和液滴速度均有較明顯的影響。隨著脈沖強(qiáng)度的增大,液滴直徑減小,液滴的平均速度增大。此外,液滴的速度隨著液滴的直徑而增大。對于該體系,液滴運(yùn)動方向與豎直方向的夾角分布在0-50°之間,且主要集中于0-40°。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TL241.14
【圖文】：

圖 1.1 L 型脈沖篩板萃取柱萃取柱內(nèi)，液液兩相逆流流動，在篩板和脈沖的作用下滴，在脈沖及重力的共同作用下，向上（分散相為輕相。分散相液滴直徑與液滴直徑分布不僅與傳質(zhì)的界面面穩(wěn)定性、反應(yīng)速率、萃取性能等，因此，液滴直徑和液的放大及優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中必須細(xì)致考慮[14]。萃取柱實(shí)際運(yùn)行過程中，由于液滴大小不一致，其所受，導(dǎo)致不同的液滴運(yùn)動速度存在明顯區(qū)別。研究結(jié)果表明動速度快，慣性作用大，停留時間短，易引起前混效應(yīng)慢，慣性作用小，停留時間較長，會引起明顯的返混效大，各種直徑的液滴速度都會變大，同時，小液滴所占種現(xiàn)象是相互矛盾的[25]。及液滴速度外，分散相存留分?jǐn)?shù)對于傳質(zhì)也有著重要影是指萃取柱穩(wěn)定工作狀態(tài)下，分散相體積占萃取段總體

圖 1.2 兩相在脈沖萃取柱中的流動示意圖 不穩(wěn)定區(qū)：在此操作區(qū)間，液液兩相在萃取柱個別部位發(fā)生了反相，即動。由于脈沖強(qiáng)度的增加，施加在分散相液滴上的剪切力增加，導(dǎo)致了小，并且使得存留分?jǐn)?shù)急劇增加。此時，脈沖強(qiáng)度稍有增加都會導(dǎo)致液. 由于脈沖過大導(dǎo)致的液泛區(qū)：在給定的兩相表觀流速下，隨脈沖強(qiáng)度的液滴上的剪切力同時增加，使得柱內(nèi)產(chǎn)生了大量細(xì)小的液滴。這些液滴度（液滴上升過程中獲得的最大速度）小于連續(xù)相的表觀流速，因此，擴(kuò)大澄清段連續(xù)相的出口附近積累。在更高的脈沖強(qiáng)度下，液滴開始隨相的出口流出，這就是所謂的由于脈沖過大而引起的液泛。脈沖篩板萃動區(qū)間已經(jīng)以脈沖強(qiáng)度函數(shù)的形式繪制成曲線，其如圖 1.3 所示。

混合澄清區(qū) 2. 分散區(qū) 3. 乳化區(qū) 4. 不穩(wěn)定區(qū) 5. 脈沖不足導(dǎo)致6. 脈沖過大導(dǎo)致的液泛區(qū)圖 1.3 脈沖萃取柱的操作特性曲線[3]取柱在后處理廠中的應(yīng)用現(xiàn)狀脈沖萃取柱的公司是美國愛達(dá)荷化學(xué)處理廠，此外，脈沖到了較多的應(yīng)用。法國的 UP3 廠、UP2-800 廠以及日本的去污循環(huán)以及钚線二、三循環(huán)都用脈沖柱作為主體設(shè)備。水力學(xué)性能國內(nèi)外研究現(xiàn)狀液滴直徑相關(guān)研究，分散相液滴直徑在脈沖萃取柱的放大設(shè)計(jì)中起著至關(guān)重

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2770567