(Φ)38脉冲筛板萃取柱内分散相存留分数研究

摘要

脉冲筛板萃取柱作为乏燃料后处理环节中萃取过程的关键设备,其萃取效率与分散相的流体力学行为密切相关,通过实验及数值模拟对脉冲筛板萃取柱中的存留分数进行了研究.实验在内径为38 mm的脉冲筛板萃取柱中进行，以30%磷酸三丁酯/煤油为连续相，硝酸水溶液为分散相，通过改变分散相、连续相的表观流速及输入的脉冲能量，利用体积置换法测定乳化区域不同条件下的存留分数。实验结果表明，在一定范围内，随分散相、连续相流速的增加，存留分数均呈增长趋势，其中分散相流速影响较为明显;随输入脉冲能量的增加，存留分数增长显著。采用轴向扩散模型进行存留分数的动态模拟，将分散相视为具有均一直径的球形液滴，对分散相体积衡算，得到描述存留分数变化的偏微分方程组。代入实验操作条件参数及通过稳态浓度剖面法得到的分散相轴向扩散系数，利用有限差分法模拟计算，所得结果能基本反映存留分数从脉冲萃取柱启动开始的动态响应过程。该模型数学形式简单，待优化参数少，求解快捷，可进一步用于质量传递过程的模拟。