Стационарный молекулярно-селективный перенос в ординарных и многопоточных каскадах для разделения многокомпонентных смесей при немалом обогащении и потерях на ступенях

• Автор: Се Цюаньсинь
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 158 с. : ил.

Глава 1. Особенности переноса компонентов в ординарном квазиидеальном каскаде при произвольном обогащении на ступенях

1.1. Основные понятия и определения

1.2. Основные уравнения противотонного одинарного каскада

1.3. Каскад с отсутствием смешения по относительной

концентрации пары выбранных компонентов

1.4. Квазиидеальный каскад

1.5. Частный случай квазиидеалыюго каскада - Я-каскад

1.6. Особенности массопереноса в квазиидеапыюм каскаде

1.6.1.1 Управление обогащения промежуточного компонента

1.6.2.Определение области допустимых значений концентраций

целевого компонента в потоках отбора и отвала

1.6.3. Влияние длины отвальной части каскада на обогащение
целевого компонента
1.7. Оптимизация квазиидеалыюго каскада
1.7.1. Параметр оптимизации - число М*
1.7.2. Параметр оптимизации - величина /(или С„ц)
1.7. Выводы
Глава 2. Квазиидеальный каскад с дополнительным внешним потоком
2.1. Математическая модель квазиидеалыюго каскада
с дополнительным внешним потоком
2.2. Л-каскад с дополнительным внешним потоком
2.3. Применение теории К-каскада с дополнительным потоком
питания к проблеме дообогащения регенерированного топлива
2.4. Применение теории К-каскада с дополнительным потоком отбора
для разделения изотопов вольфрама
2.5. Выводы

Глава 3. Квази идеальные каскады с потерями рабочего вещества
на ступенях
3.1. Обобщенные уравнения каскада с потерями
материального потока на ступенях
3.2. Квазиидеальный каскад с потерями материального
потока на ступенях
3.2.1. Решение уравнений ординарного каскада с потерями на ступенях при постоянных относительных
коэффициентах разделения
3.2.2. Частные случаи ординарного квазиидеального
каскада с потерями
3.2.3. Решение уравнений каскада с потерями и
дополнительным потоком питания
3.3. Численные примеры расчета квазиидеального каскада с потерями
3.4. Выводы
Глава 4. Прямоугольные каскады с потерями рабочего вещества
на ступенях
4.1. Математическая модель прямоугольного каскада с потерями
4.2. Алгоритм расчета при наличии потерь на ступенях каскада
4.3. Численные примеры
4.3.1. Сравнение обобщенных методов расчета ПК с потерями
4.3.2. Влияние потерь на концентрации целевого компонента
в потоках отбора и отвала
4.3.3. Влияние потерь на характеристики сходимости разработанного метода
4.4. Выводы
Заключение
Приложение
Литература

В настоящее время в связи с развитием различных областей науки и техники ежегодно возрастают потребности в использовании стабильных изотопов практически всех элементов периодической системы [1]. Это обусловлено совершенствованием существующих и созданием новых технологий, связанных с использованием материалов с заданными физико-химическими и ядерными свойствами. Стабильные изотопы в настоящее время широко используются в фундаментальных исследованиях, изотопной геохронологии, биологии, медицинской диагностике. Острую потребность в получении чистых и частично обогащенных изотопов испытывает ядерная энергетика, другие области народного хозяйства.
Для получения изотопного продукта с заданным содержанием ценного компонента используются методы, в основе которых лежат различные физические и химические принципы. Особое место среди методов разделения занимают молекулярно-кинетические методы, используемые для производства как тяжелых и средних (газовая диффузия, центробежный), так и легких элементов (термодиффузионный, масс-диффузионный). Методы газовой диффузии и центробежный являются промышленными методами получения слабо обогащенного урана [2, 3]. Метод газовой центрифуги с начала 70-х годов широко используется в СССР (теперь в РФ) для разделения многих стабильных изотопов [4, 5].
Для умножения эффекга разделения, реализуемого в отдельном разделительном элементе, используют специальные разделительные устройства (каскады), состоящие из последовательно соединенных ступеней, каждая из которых представляет собой одну или несколько разделительных аппаратов, соединенных параллельно и реализующих элементарный эффект разделения.
Как известно, создание и эксплуатация разделительных установок связаны с большим расходом материальных средств и энергии. Поэтому важное практическое

4<»-1)+—Ц-л;о+о-^±Дм=о, ,=і(2.1) £,(■* +1) £/(*)
Как и ранее, рассмотрим случай квазиидеального каскада, коэффициенты
разделения которого а^, Д*, ^ и, следовательно, величины щ и gl■ (/ = 1 ,т)
постоянны на всех ступенях каскада. В этом случае уравнения (2.1) будут линейными, а их решения можно представить в виде
ДОО = Ад*+В(, 1 = 1,т. (2.2)
Для нахождения констант А,, Bj воспользуемся граничными условиями (1.27), уравнениями баланса на входе в ступени с номерами / и / ”
Д(/-1)+—М/Ч1)+Л}р-—д(/)=о, _
/ = 1,т, (2.3)
і)+_/;.(/+1)+(о - о,
8і 8і
а также уравнениями покомпонентного баланса по каскаду в целом
РСір + )¥Сщг — РСір — ЕС}£ = 0, і = ,т. (2-4)
В результате получим: для ступеней каскада с номерами 1 < ^ < / -1:
= 1), г-Цп, (2.5)
8і~1