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[硕士论文] 孙艳东
核能与核技术工程 哈尔滨工程大学 2018(学位年度)
摘要:脉冲筛板萃取柱是一种重要的液液萃取设备,因其内部无转动部件、处理能力大、易于远距离操纵等优点,被广泛应用于乏燃料后处理领域。脉冲筛板萃取柱的水力学性能(分散相存留分数、分散相液滴直径大小及分布、分散相液滴速度)对于其传质能力有着极为重要的影响,为对其进行放大设计,需对其水力学性能进行详细研究。
  四光纤探针技术是近年来开发出用于两相流研究的技术,具有灵敏度高,信号响应快等优点。相对于其他应用于脉冲筛板萃取柱水力学性能研究的技术,如照相法、取样法等,四光纤探针技术不仅可以测量分散相液滴直径、局部存留分数,还可以测液滴的速度矢量,这对于研究分散相在萃取柱内的行为具有重要意义。
  本文利用四光纤探针技术,改进了相应的信号处理程序,并分别以乙酸丁酯、40%正辛醇/煤油为分散相,去离子水为连续相,考察了两相表观流速及脉冲强度对分散相液滴行为的影响以及液滴速度与液滴直径的关系。
  乙酸丁酯-水体系的研究结果表明,随着脉冲强度的增加:液滴直径分布略有减小;液滴平均速度稍有增加;液滴运动方向与竖直方向夹角变小。两相表观流速对液滴直径分布及速度影响较小。在所选取的操作条件下,液滴速度与竖直方向的夹角分布在0-45°之间,且主要集中分布于于0-30°。此外,随着液滴直径的增大,液滴平均速度先急剧增加,后趋于平稳。
  40%正辛醇/煤油-水体系的研究结果表明,脉冲强度的大小对液滴直径和液滴速度均有较明显的影响。随着脉冲强度的增大,液滴直径减小,液滴的平均速度增大。此外,液滴的速度随着液滴的直径而增大。对于该体系,液滴运动方向与竖直方向的夹角分布在0-50°之间,且主要集中于0-40°。
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