探索氢同位素低温精馏动态过程模拟研究

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1、天津大学博士学位论文氢同位素低温精馏动态过程模拟研究姓名：罗祎青申请学位级别：博士专业：化学工程指导教师：袁希钢20021101中文摘要核能是目前公认的能最大规模替代矿物燃料的能源。受控聚变的研究已绘人类展示出取德避热安全、渍法，瑟旦楚无疆毒三鬻戆戆激熬美好游景。在廉价制取聚变燃料氘以及掇高核麓原料利用率的方法中，低温精馏被认为是簸经济戮行豹分离氢凰挝素的方法。然巍，由予氲强位繁物系懿一些特殊性，使甄溶液的汽液平衡数据很难测得，到目前为止，还没有一个可鞋准礁描述氯溶液的热力学摸型。本磅究的主要叠盼就是建立一个可以准确描述氢溶液汽液两相平衡关系以及热力学。陡质的

2、严格热力学模型，并对实际氮网位素低温糖馏过程邀行准确憋模拟计算。通过对糖馏过程稳态和动态过程的德拟，研究实际工业精馏过程中备相物料的组成、温度和流量在塔内的分布状况，以及影响这些分布的因素。1、将Soave改进的BWR方程(1999年)应用于饱和氢流体，通过实验数据对方程的参数进杼了选择鄹优化。此方程可用于饱和氨溶渡气波两相p．V—T关系、热力学性质以及气液平衡关系的预测。可作为低温精馏分离氯同位素的～个严格的热力学模型。2、斑用严格静热力学骥型研究了带有蒯缱循环殿平衡反磨装置的氯丽位素低溢精馏塔的稳悫分离特性。塔的一侧线流股经过一个平衡反应器完成平衡反应厨，

3、作为内部避料流股与艨外部进辩混合螽鬟新迸A稽馏塔内进行分离搡作。遥进对带有侧线返阐进料的塔的计算模拟，阐明了这一侧线流股对塔分离特性的影响。3、分析了浓殿檄稀耪系动态稽馏模型静特点，建立了茈粪物系动态攘型翡球解策略，通过对模型中状态变量的转换，使原本刚性较强的微分方程纷转化为一非刚憔的常微分方程蕴。使用一般通用的袄分方法，热Runge-kutta滋帮可褥巅精确的积分结果，并且积分时间大为减小。4、溺述了使罐MATLAB实璜动态模稼谶程静方法。建立了使用界磊琵好鹣氧弱像素低温精馏动态模拟模型。5、禽灞严嵇驰热力学模整研究了氢目霞索低温鞲镶塔在不辩遴辩挽动、回滚}

4、k撬动以及馏出量扰动情况下的动态响应情况。分柝了不同开工策略对开工时间的影豌。讨论了带青裁线逅銎避辩静氢露霞索舔溢耩攘塔黪动态过程姆焦。6、针对氢同位索低温精馏物系的特点，提出了一种新的操作方法——准间歇精馏操终。对准蠲致精德避程进行了分离特援夔骚究秽讨论。关键词：氨阉位素，低温糖镄，热力学，动态模拟ABSTRACTResearchesintothenuclearfusionreactionshascreatedaneedforhandlingthedeuteriumtritiumfuelemployed，andcryogenicfractionaldisti

5、llationwasselectedasoneofthebestprocessformakingtherequiredseparationsduetorelativelylargeseparationfactors，lowpowerconsumption，11ighthroughputs，relativelyshortstart-uptimes，andflexibilityofdesign．However，onlylimiteddatahavebeenavailableforhydrogenisotopesystem，SOthereisnotarigorous

6、thermodynamicsmodelwhichcanaccuratelypredictthermodynamicpropertiesandphaseequilibriumofhydrogenfluidbynOW．Inthisthesisarigorousthermod)7namicsmodelwhichCallaccuratelypredicatethermodynamicpropertiesandphaseequilibriumofhydrogenfluidisestablishedthroughthemethodbasedonequationofstat

7、e．Usingthisthermodynamicsmodelwehavestudiedsteadystateaswellasdynamicbehaviorbyfoundingafundamentallysoundmodelthatiscapableofaccuratelydescribingtheseparationprocess，1．111eBWRequationofstatemodifiedbySoavein1999isappliedtothesaturatedhydrogensolutions．Theparametersneededintheequati

8、onofstatehavebeenmo