脈沖篩板萃取柱中連續(xù)相軸向混合及流體力學(xué)性能的研究.pdf

1、脈沖篩板萃取柱已經(jīng)廣泛應(yīng)用于核燃料后處理廠中，一直備受關(guān)注并且進(jìn)行了大量的深入研究。連續(xù)相的軸向混合、分散相的液滴直徑和存留分?jǐn)?shù)是脈沖篩板萃取柱進(jìn)行液-液萃取設(shè)計(jì)和運(yùn)行過(guò)程中的重要參數(shù)。因此，為了優(yōu)化脈沖篩板萃取柱的設(shè)計(jì)，使得設(shè)計(jì)方法更為規(guī)范、可靠，針對(duì)脈沖篩板萃取柱的軸向混合、液滴直徑和存留分?jǐn)?shù)特性進(jìn)行研究是很有必要的。
　　本論文在內(nèi)徑為38 mm的標(biāo)準(zhǔn)脈沖篩板萃取柱中，以30％磷酸三丁酯（TBP）/煤油-水為實(shí)驗(yàn)體系，其中水

2、為連續(xù)相，30%TBP/煤油為分散相，實(shí)驗(yàn)測(cè)定了各種操作條件下連續(xù)相的軸向混合系數(shù)、分散相的液滴直徑和存留分?jǐn)?shù)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，采用“擾動(dòng)-響應(yīng)”技術(shù)實(shí)測(cè)了無(wú)傳質(zhì)條件下示蹤劑的停留時(shí)間分布（RTD）曲線(xiàn)，并依照軸向擴(kuò)散柱塞流模型應(yīng)用時(shí)間域最小二乘法擬合求出連續(xù)相的軸向混合系數(shù)值 Ec。分散相的液滴直徑值d32和存留分?jǐn)?shù)值φ的測(cè)定則分別采用照相法和體積置換法。本文主要研究了脈沖強(qiáng)度、連續(xù)相表觀流速和分散相表觀流速等操作條件的變化對(duì)脈沖篩板萃取

3、柱中軸向混合、液滴直徑和存留分?jǐn)?shù)的影響。
　　研究結(jié)果表明，示蹤劑濃度、徑向取樣位置和軸向取樣位置的不同對(duì)于連續(xù)相軸向混合系數(shù)的影響相對(duì)較小。連續(xù)相的軸向混合系數(shù)隨脈沖強(qiáng)度的增大而增大，隨連續(xù)相表觀流速的增大而增大，隨分散相表觀流速的增大而增大；分散相的液滴直徑則隨脈沖強(qiáng)度的增加而減小，隨連續(xù)相表觀流速的增加而減小，隨分散相表觀流速的增加而減??；分散相的存留分?jǐn)?shù)隨脈沖強(qiáng)度的增加而增大，隨連續(xù)相表觀流速的增加而增大，隨分散相表觀流速

4、的增加而增大。此外，亞甲基藍(lán)溶液作示蹤劑求得的連續(xù)相軸向混合系數(shù)值Ec與KCl溶液作示蹤劑求得的連續(xù)相軸向混合系數(shù)值Ec比較相近，可以認(rèn)為這兩種示蹤劑溶液作為無(wú)傳質(zhì)條件下測(cè)量連續(xù)相軸向混合系數(shù)所得到的結(jié)果是相同的。
　　結(jié)合實(shí)測(cè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)脈沖篩板萃取柱中軸向混合、液滴直徑和存留分?jǐn)?shù)影響因素進(jìn)行分析，分別擬合得到了Ec1、Ec2、d32和φ的經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式：Ec1=9.45×10-2uc0.56ud0.95(Af)2.17(1-φ)0