Обогащение урана - Беккер Е.
Скачать (прямая ссылка):
В этом случае уравнение (3.190) точно не отражает истинную стоимость обогащения при оптимизации схемы газодиффузионного завода главным образом по двум причинам [3.120, 3.248].
1. В соответствии с предположением о фиксированном значении Сд завод должен быть построен по схеме идеального каскада, которая обеспечивает минимальный межступенный поток, а тем самым минимальное потребление энергии и минимальный объем оборудования, необходимого для выпуска заданного количества обогащенного урана. Однако все ступени идеального каскада должны иметь различные размеры. Поскольку затраты на изготовление единицы оборудования уменьшаются, когда число изготавливаемых единиц возрастает, то полные капитальные затраты будут ниже в том случае, если в схеме завода будут применены большие количества одинаковых ступеней. Поэтому газодиффузионный завод строится по схеме прямоугольно-ступенчатого каскада: несколько типов различных по размеру ступеней группируются в прямоугольные каскады из одинаковых ступеней. При построении завода по такой схеме можно распоряжаться большим числом свободных параметров, чем в случае идеального каскада (разд. 3.5.1).
| 2. Кроме того, если в уравнении (3.190) СР и Сд будут иметь
фиксированные постоянные значения, то невозможно объяснить влияние масштабов производства на стоимость. Стоимость едини-' цы работы разделения Сд уменьшается, когда разделительная мощность завода увеличивается, как показано Фрежаком и Галлеем на примере четырех прямоугольных каскадов из ступеней различного размера (завод в Пьерлатте [3.248]).
3.5.1. Оптимизация схемы завода
Разделительный завод рассчитан на выполнение основной программы производства, определяемой значениями всех независимых внешних переменных, за исключением одной. Этими независимыми переменными могут быть, например, Р, NP и F, если в программе производства предусматривается отбор продукта толь-
142
ко одного состава при питании также одного состава. Процедура оптимизации стоимости состоит в определении значения одной оставшейся внешней переменной совместно со значениями независимых конструктивных и рабочих параметров завода с целью сделать себестоимость производства минимальной. При оптимизации необходимо также учитывать граничные условия, накладываемые свойствами технологического газа и ограничениями технологии. Слабая чувствительность завода к отклонениям от оптимальных условий обеспечивает широкое поле для варьирования производственной программы без значительных потерь работы разделения (см. разд. 3.5.3).
Свободно выбираемые переменные. Перечислим на уровне завода, каскада и ступени схемные и эксплуатационные переменные газодиффузионного завода, построенного из ступеней v типов размеров, сгруппированных в 2v—1 прямоугольных каскада.
а. Переменные завода: концентрация отвала Nw и 2v— 2 промежуточных концентраций Nj на стыках между каскадами. Вместо концентраций Nj переменными могут служить также числа ступеней (или блоков) в каскаде (/).
б. Переменные каскада: v межступенных потоков Lv для ступеней различного размера.
в. Переменные ступени. Мартенссон [3.120, 3.249] использует следующие пять переменных ступени: толщину пористого фильтра /, средний радиус пор а, давления на входе в ступень Pf и на-выходе легкой фракции Рь, температуру диффузии Тв. Как показано в разд. 3.1 и 3.4.1, другим набором независимых конструктивных переменных, более доступных для экспериментального определения, чем толщина пористого фильтра и средний радиус пор, могут быть характеристическое давление пористого фильтра Рс и проницаемость G. При оптимизации конструкции ступени можно использовать другие независимые переменные: рабочую длину D и толщину d отделения высокого давления в делителе, профиль проницаемости G (х) (см. разд. 3.2.1), параллельное и последовательное размещение элементарных пористых фильтров внутри делителя (см. разд. 3.2.2) и коэффициент рециркуляции ступени с внутренней циркуляцией (см. разд. 3.2.6). Таким образом, к пяти переменным Мартенссона можно добавить четыре или более новых независимых переменных ступени; некоторые из них могут быть дискретными. Кроме того, оптимальные значения переменных ступени могут быть различными для ступеней каждого размера [3.250]. Поэтому число переменных ступени на заводе из v типов может значительно превышать 5v.
Указанные переменные связаны друг с другом уравнениями теории каскадов (см. гл. 2), уравнениями завода (2.108), (2.109), (2.175) и уравнениями прямоугольного каскада (см. разд. 2.2.3), а также уравнениями ступени (см. разд. 3.2).
В соответствии с этим при оптимизации завода из ступеней v типов размеров должны быть определены значения не менее чем 8v— 1 свободно выбираемых переменных, т. е. для завода из сту-
143
Рис. 3.30. Типичная характеристика компрессора
Степень сжатия Р]Р' изображена как функция объемного расхода на всасывании V. М — рабочая точка, достаточно удаленная от запрещенной области, в которой компрессор начинает испытывать пульсации [3.121, 207]
пеней трех типов — значения по меньшей мере 23 переменных.
