Струйное смешение урана

29.05.2018
В ряде процессов урановой технологии для перемешивания в жидкой среде можно эффективно использовать энергию свободной струи жидкости, выходящей из отверстия небольшого диаметра. Такой способ перемешивания называют струйным смешением. От механического перемешивания струйное смешение выгодно отличается отсутствием механических устройств в рабочем пространстве аппарата. Этот способ перемешивания можно успешно использовать в аппаратах с небольшой величиной отношения высоты к диаметру, т. е. там, где неудобно применять воздушное перемешивание.

При струйном смешении внутри аппарата помещается сопло, через которое с помощью насоса подается жидкость. Выходя из сопла, струя жидкости расширяется, передавая свою энергию окружающей жидкости.

Эжекторы обычной конструкции, состоящие из сопла, камеры смешения и диффузора, в данном случае применять не рекомендуется, так как при струйном смешении преобразование кинетической энергии в потенциальную не только не требуется, но и не желательно. В связи с этим диффузор, обеспечивающий обычно плавный переход кинетической энергии в потенциальную, в данном случае необходимо удалить, а эжектор для струйного перемешивания следует выполнять из двух частей — сопла и цилиндрической камеры смешения.

Эффективность струйного смешения можно характеризовать временем создания однородной смеси во всем объеме аппарата

где D — диаметр аппарата, м; d0 — диаметр сопла, см; H — статический напор на входе в сопло, м вод. ст.

Для определения d0 предлагается уравнение

где V — объем жидкости в аппарате, м3/ч.

В качестве характеристики эжектора, используемого для струйного смешения, можно применять выражение

где Qп — количество жидкости, вовлеченное в струю, м3/ч; N — мощность, подведенная к насосу, подающему жидкость в эжектор.

С увеличением количества жидкости, вовлеченной в струю, эффективность перемешивания возрастает.

Величину Qп можно определить с помощью уравнения

где Qраб — величина рабочего потока, м3/ч; х — расстояние от сопла, м.

Установлено, что в аппарате, в котором высота столба жидкости равна его радиусу, эффективное перемешивание жидкости происходит на расстоянии от сопла х, составляющем около 75% диаметра аппарата. Начиная с этого расстояния проявляется существенное влияние наличия обратных токов жидкости от стенок, которые снижают перемешивающее действие струи.
Струйное смешение урана

Гидродинамика процесса, происходящего в эжекторе при отсутствии диффузора, характеризуется системой трех уравнений для определения скоростей рабочего и подсасываемого потоков жидкости. Знание последних величин позволяет вычислить диаметры сопла и цилиндрической камеры смешения при заданной производительности эжектора.

Высоту камеры смешения предлагается выбирать в соответствии с выражением

где d — диаметр камеры смешения, см; d0 — диаметр сопла, см.

Длину сопла можно принять равной (3—5)d0. Таким образом рассчитывают все размеры эжектора.

Исследование гидродинамики струйного смешения в эжекторе с диффузором проведено Кафаровым и Жуковской. Ими получены уравнения, позволяющие определить потери напора в смесителях в зависимости от режима истечения и геометрических характеристик эжекторов.

Эжектор устанавливают обычно вертикально вдоль аппарата в его нижней части (рис. 2.3). Жидкость из верхней части аппарата поступает в насос, откуда под давлением направляется в сопло эжектора и сообщает жидкости, оставшейся в аппарате, часть своей кинетической энергии. При взаимодействии рабочего и подсасываемого потоков жидкость в аппарате приводится в движение, что обеспечивает интенсивное перемешивание во всем объеме аппарата.

Для струйного смешения можно также использовать устройство, состоящее из горизонтально расположенного сопла, установленного над днищем аппарата, и вертикальной перфорированной трубы, низ которой соединен со входом в сопло. Жидкость, поступающая через сопло, эжектирует через перфорации часть жидкости, находящейся в аппарате, обеспечивая интенсивное перемешивание потоков.

Необходимую для эффективного смешения кратность циркуляции и основные параметры сопла и перфорированной трубы можно определить расчетом.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: