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數(shù)是脈沖篩板萃取柱進行液-液萃取設(shè)計和運行過程中的重要參數(shù)。因此，為了優(yōu)化脈沖篩板萃取柱的設(shè)計，使得設(shè)計方法更為規(guī)范、可靠，針對脈沖篩板萃取柱的軸向混合、液滴直徑和存留分數(shù)特性進行研究是很有必要的。
　　本論文在內(nèi)徑為38 mm的標準脈沖篩板萃取柱中，以30％磷酸三丁酯（TBP）/煤油-水為實驗體系，其中水

2、為連續(xù)相，30%TBP/煤油為分散相，實驗測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數(shù)。實驗過程中，采用“擾動-響應(yīng)”技術(shù)實測了無傳質(zhì)條件下示蹤劑的停留時間分布（RTD）曲線，并依照軸向擴散柱塞流模型應(yīng)用時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和存留分數(shù)值φ的測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脈沖篩板萃取

3、柱中軸向混合、液滴直徑和存留分數(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于連續(xù)相軸向混合系數(shù)的影響相對較小。連續(xù)相的軸向混合系數(shù)隨脈沖強度的增大而增大，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?。环稚⑾嗟拇媪舴謹?shù)隨脈沖強度的增加而增大，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，可以認為這兩種示蹤劑溶液作為無傳質(zhì)條件下測量連續(xù)相軸向混合系數(shù)所得到的結(jié)果是相同的。
　　結(jié)合實測實驗數(shù)據(jù)，對脈沖篩板萃取柱中軸向混合、液滴直徑和存留分數(shù)影響因素進行分析，分別擬合得到了Ec1、Ec2、d32和φ的經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式：Ec1=9.45×10-2uc0.56ud0.95(Af)2.17(1-φ)0