脉冲筛板萃取柱存留分数的研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文脉冲筛板萃取柱存留分数研究硕士研究生：马海燕指导教师：矫彩山教授学位级别：工学硕士学科、专业：核燃料循环与材料所在单位：核科学与技术学院论文提交日期：2011年12月27日论文答辩日期：2012年3月16日学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngResearchontheHoldupinPulsedSieve-PlateExtractionColumnCandidate:MaHaiyanSupervisor:Prof

2、.JiaoCaishanAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:NuclearFuelCycleandMaterialsDateofSubmission:Dec.27,2011DateofOralExamination:Mar.16,2012University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文

3、中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人

4、保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日脉冲筛板萃取柱存留分数研究摘要脉冲筛板萃取柱自被引入到普雷克斯流程以来，在核燃料后处理领域得到了广泛的应用。存留分数作为脉冲筛板萃取柱设计的重要基础数据之一，得到了广泛的研究。随着其它学科日益发展，脉冲筛板萃取柱水力学研究方法和理论也得到不断创新。其中CFD能很好的克服理论分析和实验研究的弱点

5、而被用于各种化工设备。为了加深对脉冲筛板萃取柱水力学方面CFD研究，本研究通过实验及CFD对脉冲筛板萃取柱中存留分数进行了研究。实验在内径为38mm的脉冲萃取筛板柱中进行，以30%磷酸三丁酯/煤油为连续相，水为分散相，利用体积置换法测定了流比为1~4时分散相的存留分数，研究了脉冲强度、两相表观流速、流比对脉冲筛板萃取柱中分散相存留分数的影响。根据分散相存留分数受操作参数的影响分析，拟合实验测得数据得到了适合本实验范围内的两0.44350.21450.26010.05390.44360.36340.16个关联式φ=4.0639(Af)(ud+uc)uduc

6、或φ=3.9483(Af)(ud+uc)ud25。得到的两个关联式都能较好地对实验范围内分散相存留分数进行预测，相对误差在10%内。借助CFD下的fluent软件建立了脉冲筛板萃取柱的简化模型，采用标准k-ε湍流模型和欧拉多相流模型，对脉冲筛板萃取柱中流体的水力学性能进行了二维及三维数值模拟。结果表明：二维模拟结果值较实验值都偏小，相对误差为15%，三维模拟结果与实验结果吻合性较二维好，相对误差为10%；分析模拟得到的平均存留分数与操作参数之间的关系可以得到与实验结论相吻合的结果，即脉冲筛板萃取柱中平均存留分数随分散相表观流速、两相总表观流速及脉冲强度的

7、增大而增大，而受两相表观流速及流比的影响小；根据构建二维模型、三维模型时采用不同的简化手段，二维模型能较好地给出分散相存留分数随柱高的变化情况，三维模型能较全面地得到脉冲筛板萃取柱中流场的信息。关键字：脉冲筛板萃取柱；存留分数；体积置换法；CFD脉冲筛板萃取柱存留分数研究ABSTRACTThispaperisdesignedtostudythedispersedphaseholdupinpulsedsieveplatecolumnusingexperimentalmeasurementsandcomputationalfluiddynamicssimul

8、ations.TheexperimentsandCFDsimulationswe