Speaker
Description
Процесс десублимации $UF_{6}$ является неотъемлемой частью технологии обогащения урана. На разделительных производствах выходящие потоки $UF_{6}$, обедненные и обогащенные по изотопу $^{235}$$U$, подаются на участок конденсационно-испарительных установок, где десублимируются в вертикальные погружные емкости без оребрения, с вертикальным или горизонтальным оребрением. На практике наибольшее распространение получил способ десублимации $UF_{6}$ в вертикальные погружные емкости с вертикальным оребрением.
Целью данного исследования являлось численное моделирование процесса десублимации газообразного $UF_{6}$ в вертикальные погружные емкости объемом 1.0…4.0 $м^3$ для определения возможности повышения их производительности при изменении ширины и длины вертикальных ребер.
Объектом исследования являлись вертикальные погружные емкости с вертикальным оребрением объёмом от 1 до 4 $м^3$. Количество ребер во всех емкостях ‒ 12, толщина ребер 4 мм, толщина стенок емкостей $8\times10^{-3}$ м.
В процессе исследования проводился расчет зависимости средней производительности и степени заполнения емкости объемом 1.0…4.0 $м^3$ от ширины и длины вертикальных ребер с использованием упрощенной трехмерной математической модели процесса десублимации $UF_{6}$ [1]. Данная модель не использует эмпирические данные, учитывает движение газообразного $UF_{6}$ внутри емкости, десублимацию $UF_{6}$ на торцевых стенках емкости, эллиптичность этих стенок, а также нестационарность процессов тепло- и массообмена.
Определение оптимальной ширины и максимальной длины ребер проводили на основе критерия обеспечения максимальной средней производительности емкости при ее заполнении до 70% свободного объема. Найденные оптимальные значения размеров вертикальных ребер представлены в таблице 1.
Таблица 1. Оптимальные значения ширины и длины вертикальных ребер емкостей различных объемов
V, $м^3$ $L_{опт}$, м $d_{опт}$, м $d_{опт}$/R q, кг/час
1.0 1.132 0.317 0.7044 19.363
1.5 1.412 0.355 0.7100 25.565
2.0 1.564 0.391 0.7109 30.286
2.5 1.604 0.427 0.7117 33.627
3.0 1.622 0.462 0.7108 36.643
3.5 1.582 0.497 0.7100 38.806
4.0 1.542 0.532 0.7093 40.925
В таблице: V – объем емкости, $L_{опт}$ – оптимальная длина вертикальных ребер, $d_{опт}$ – оптимальная ширина вертикальных ребер, R – внутренний радиус емкости, q – средняя производительность емкости.
Показано, что при увеличении объема емкостей от 1.0 до 4.0 $м^3$ средняя производительность увеличивается примерно в 2 раза, оптимальная ширина ребер увеличивается на 68%. Наибольшая средняя производительность наблюдается при максимальной длине ребер.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Орлов А.А., Цимбалюк А.Ф., Малюгин Р.В. Десублимация $UF_{6}$ в емкостях с вертикальным оребрением // Теоретические основы химической технологии. – 2020. – Т. 54. - № 1. – С. 52-61.
