Journals →  Цветные металлы →  2012 →  #1 →  Back

Оборудование, автоматизация производства, математическое моделирование
ArticleName Моделирование вихревого реактора для процессов фторирования оксидов урана и редкоземельных элементов
ArticleAuthor Сваровский А. Я., Пищулин В. П., Макаров Ф. В., Зарипова Л. Ф., Шарифуллин С. А.
ArticleAuthorData

Северский государственный технологический институт НИЯУ МИФИ

А. Я. Сваровский, профессор кафедры МАХП;

В. П. Пищулин, профессор кафедры МАХП, e-mail: pischulin@ssti.ru;

Ф. В. Макаров, зав. кафедрой МАХП;

Л. Ф. Зарипова, доцент кафедры МАХП;

С. А. Шарифуллин, студент.

Abstract

Рассмотрен вопрос получения гексафторида урана и фторидов редкоземельных элементов из оксидов в аппаратах с небольшим расходом фтора и твердой фазы. Приведены исследования структуры двухфазных вихревых потоков. Определено поле локальных скоростей частиц твердой фазы в вихревом потоке модельного аппарата с помощью лазерно-доплеровского измерителя скорости. Установлены области течений: изменение величин тангенциальной и осевой скоростей в потоке. Проведено математическое моделирование процессов фторирования оксидов урана в вихревом потоке, установлен трехстадийный режим процесса: инертный прогрев частиц, квазистационарный разогрев смеси, диффузионный режим горения, даны рекомендации по расчету реакционной зоны вихревого реактора. Проведенные расчеты форсированных режимов фторирования в вихревом потоке и результаты экспериментов по структуре двухфазных потоков позволили сконструировать узел ввода фтора и подачи оксидов урана в вихревой аппарат для фторирования, определить основные размеры форсунки. Применение вихревых потоков в различных технологических процессах требует при разработке аппаратуры знаний гидродинамики течения двухфазных потоков. Значительный интерес при получении гексафторида урана и фторидов редкоземельных элементов из оксидов представляют аппараты с небольшими расходами фтора и твердой фазы оксидов. С целью сокращения затрат на натурные эксперименты проведены моделирование и расчеты на ЭВМ режима процесса фторирования оксидов урана в вихревых аппаратах. Существующие методы расчета для циклонных топочных устройств выполнены для камер большого диаметра. При этом рассматриваются модели объемного и смешанного (в объеме и на стенке) горения частиц. Для проведения численных исследований макрокинетики процесса фторирования оксидов урана использовались кинетические характеристики из работ, выполненных во ВНИИХТе, на Сибирском химическом комбинате и в Томском политехническом университете. Разработана конструкция вихревого реактора для процессов фторирования оксидов урана и редкоземельных элементов.

keywords Структура, математическое моделирование, двухфазные вихревые потоки, тангенциальные и осевые скорости, редкоземельные элементы, процессы фторирования, оксиды урана, инертный прогрев частиц, квазистационарный и диффузионные режимы горения, энергия активации, тепловой эффект реакции, коэффициент диффузии, температура частиц и газа
References

1. Щукин В. К. Теплообмен и гидродинамика внутренних потоков в полях массовых сил. — М. : Машиностроение, 1970. — 195 с.
2. Резняков А. Б., Устименко Б. П. и др. Технологические основы циклонных топочных и технологических процессов. — Алма-Ата : Наука, 1974. — 205 с.
3. Халатов А. А., Щукин В. К., Летягин В. Г. Локальные и интегральные характеристики закрученного течения в длинной трубе // ИФЖ. Т. XXXIII, № 2. 1977. С. 224–232.
4. Пищулин В. П., Сваровский А. Я., Сваровский Я. А. Исследование структуры двухфазного вихревого потока методом лазерного зондирования // Межд. симпозиум «Контроль и реабилитация окружающей среды» : тез. докл. — Томск, 1998. С. 179.
5. Кнорре Г. Ф. Топочные процессы. — Л. : Госэнергоиздат, 1951. — 147 с.
6. Резняков А. Б., Басина И. П. и др. Горение натурального твердого топлива. — Алма-Ата : Наука, 1968. С. 307–308.
7. Карелин А. И., Колмаков А. Д., Сваровский А. Я. и др. Исследование процесса фторирования оксидов редкоземельных элементов в вихревых потоках // Горение конденсированных систем : сб. статей. — Черноголовка : Ин-т химической физики АН СССР, 1977. С. 111–113.
8. Пищулин В. П., Сваровский А. Я., Макаров Ф. В. Макрокинетика процессов фторирования оксидов урана в вихревых потоках // VI Междунар. науч.-практ. конф. «Актуальные проблемы урановой промышленности», 14–16 сентября 2010 г. : сб. докл. — Алматы, 2010. С. 272–276.
9. Франк-Каменецкий Д. А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. — М. : Наука, 1967. — 396 с.
10. Лисицын В. И., Румянов Э. Н., Хайкин Б. И. О периоде индукции при воспламенении совокупности частиц // Физика горения и взрыва. 1971. № 1. С. 3.
11. Пищулин В. П., Сваровский А. Я. Макрокинетика процессов фторирования оксидов урана и редкоземельных элементов в вихревых потоках // «Современные неорганические фториды» (INTERSIBFLUORINE—2006) : сб. трудов II Междунар. Сибирского семинара, 11–16 июня 2006 г. — Томск, 2006. С. 250–254.

Language of full-text russian
Full content Buy
Back