《基於射流反饋振盪原理的被動式強湍動液液萃取器》是依託清華大學，由徐聰擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於射流反饋振盪原理的被動式強湍動液液萃取器
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：徐聰
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
我國核電事業的高速發展產生了大量需要通過Purex後處理工藝進行鈾、鈽等有用元素回收的乏燃料，但在放射性環境下，目前仍沒有一種液液萃取設備能夠完全滿足要求，這成為我國建立大型乏燃料後處理廠的瓶頸問題,嚴重製約了我國核電事業的發展。本項目通過對Purex流程中的現有液液萃取設備優缺點的分析，提出了一個放射性環境下的液液萃取設備研究的新思路：立足於被動式混合概念，基於流道設計，利用流體本身的動力學特徵- - Coanda效應、射流反饋振盪、射流卷吸作用，在無機械可動部件的情況下實現兩相的強湍動混合。本項目通過因素影響實驗、計算流體力學模擬、面雷射誘導螢光技術、兩相萃取實驗等方法對該新型Purex流程液液萃取器的單級和多級結構的流場瞬態特徵、濃度場分布規律等水力學特徵和傳質性能進行研究。本項目工作可為我國Purex流程中的液液萃取設備的研究提供一種新思路並為下一代Purex工藝開發奠定基礎。
結題摘要
我國核電事業的高速發展產生了大量需要通過Purex後處理工藝進行鈾、鈽等有用元素回收的乏燃料，但在放射性環境下，目前仍沒有一種液液萃取設備能夠完全滿足要求。針對該背景，本項目立足於被動式混合概念，提出了一種新穎的萃取器——基於Coanda效應的被動式反饋振盪微萃取器。本項目通過因素影響實驗、流場顯微示蹤、計算流體力學模擬、萃取實驗等方法對該新型萃取器的單級和多級結構的水力學特徵和傳質性能進行了研究。主要結果包括：（1）流型：隨著雷諾數的增加，平行層流、內部循環流和反饋振盪流依次出現，其中內部循環流和反饋振盪流能顯著增強兩相混合性能；（2）結構最佳化：振盪腔內帶有分流體且反饋管非對稱的結構具有最好的混合性能；（3）混合機理：通過CFD模擬，通過粒子軌跡追蹤、龐加萊映射等方法證明被動式反饋振盪微萃取器在反饋振盪發生後能夠通過混沌對流實現高效混合；（4）萃取性能：通過單級和多級萃取實驗，證明該新型萃取器具有很好的萃取性能，且隨著雷諾數的提高，停留時間越短萃取性能反而越高，在典型條件和萃取體系中，在0.018s左右即可在單級中實現萃取平衡。本項目工作可為我國Purex流程中的液液萃取設備的研究提供一種新思路並為下一代Purex工藝開發奠定基礎。
