Обогащение урана - Беккер Е.
Скачать (прямая ссылка):
Граничные условия. Наиболее сильные ограничения на диапазон изменения свободно выбираемых переменных накладываются условиями, следующими из физических и химических свойств гексафторида урана, а также из характеристик технологического оборудования завода [3.120]. Например, значение отношения давлений на ступени Р'/Р или объемного расхода на всасывании компрессора [3.207] должно быть достаточно большим, чтобы избежать пульсаций, угрожающих ресурсу компрессора (рис. 3.30). Наивысшее значение рабочего давления Р(Т0) при самой низкой температуре в пределах ступени (на входе в компрессор) должно всегда быть ниже давления паров PS(T0), причем настолько, чтобы гарантировать работу ступени без конденсации UF6 (см. рис. 3.25).
Соответственно температуру диффузии TD следует выбирать достаточно высокой, чтобы обеспечить возможность работы при повышении давления до значений, позволяющих полностью использовать характеристическое давление пористых фильтров Рс-В то же время наивысшая температура в ступени Тt (на выходе из компрессора) должна быть ограничена таким образом, чтобы предотвратить опасные последствия коррозии для наиболее чувствительных к гексафториду урана элементов оборудования, например падение проницаемости пористых фильтров вследствие за-бнтня пор частицами пыли, образующимися при коррозии оборудования, или прямое химическое воздействие на стенки некоторых пор.
Проницаемость пористых фильтров G следует увеличивать до значений, совместимых с потерями на трение, но это можно делать только при увеличении их пористости 6 или (и) уменьшении их толщин I. Однако изменения 6 и I должны удовлетворять требованиям достаточно высокой механической прочности пористых фильтров и условию обеспечения достаточно близких к единице значений коэффициента перемешивания (3.106).
Технологические ограничения возникают также из условий изготовления элементов оборудования. Всякое техническое решение при разработке оборудования будет эффективным только для ограниченного интервала соответствующих конструктивных параметров, в частности, стоимость элемента оборудования может изменяться скачкообразно, если ввиду увеличения размеров приходится искать другое техническое решение (см. разд. 3.4.3).
Оптимизация стоимости для прямоугольно-ступенчатого каскада. Оптимизация газодиффузионного завода представляет собой
144
очень сложную комплексную проблему [3.19, 3.25—3.28, 3.120, 3.121, 3.161, 3.241, 3.243, 3.249—3.254], решение которой находят обычно с помощью математических моделей, программируемых для расчетов на ЭВМ [3.253, 3.254]. Предположим, что завод выпускает только один обогащенный продукт Р.
а. Оптимизация концентрации отвала /Vir производится с помощью условия dCp/dNw=0 (см. разд. 2.6.3), которое приводит к соотношению
Ср/Сд = (VP - Vw) - (Nf - Nw) Vw, (3.192)
где V'w—первая производная потенциала разделения при N=
— Nw. Значение Nw, удовлетворяющее соотношению (3.192), обеспечивает наилучший компромисс между заданными удельными стоимостями Ср и Сд (см. рис. 2.14). Поскольку значение Сд должно быть получено в процессе оптимизации, то оптимальное значение Nw относится к проектным характеристикам завода.
Оптимизация стоимости работы разделения Сд AU эквивалентна
оптимизации стоимости продукции СРР, так как из формул
(2.109), (2.175), в которых вместо Сд применяется обозначение. Си, следует:
Ш = Р {Vp + [(Wp - Np)I(Nf - Nw)] Vw -
- [(W„ - NW)1(NP - Nw)] VF). (3.193)
Оптимальное значение Nw определяет дифференциальные постоянные, используемые при эксплуатации разделительного завода. Например, изменения dP потока отбираемого продукта Р вследствие изменения разделительной мощности d(&U) или небольшого дополнительного потока отбора dE при концентрации Е определяются соотношениями:
dP = [dPjd{W)]d{MJ)-, dP=(dPjdE)dE. (3.194)
В соотношениях (3.194) дифференциальные постоянные имеют вид [3.239]:
dP\d (At/) = [Up - VV - (NP - Nw)Vw]~;t; dP/dE = ~{[VE -Vw- (Ne - Nw) Vw]/[Vp -
{NP ¦ Nw) VV]}opt- (3.195)
б. Оптимизацию свободно выбираемых переменных завода про-
водят путем определения значений переменных iV,, L,- и Кц, соответствующих минимальному значению стоимости работы разделения СдД?/, всех сразу или поочередно. Контроль за процессом оптимизации можно облегчить, если полную оптимизируемую систему разбить на несколько подсистем различного уровня, которые оптимизируются в отдельности с применением методов, наиболее соответствующих их природе. Подсистемы данного уровня затем подвергают проверке и согласованию на очередном более высоком уровне, и процесс продолжается, пока не будет достигнута под-10 Зак. 2067 j45
система самого высокого уровня, на которой выбирают решения, соответствующие оптимуму полной системы. Оптимизация стоимости при расчете газодиффузионного завода была проведена Гэ
[3.254] на трех уровнях: на уровне завода, каскада и ступени,,
причем он использовал три иерархических уравнения стоимости работы разделения для Сд, Сд/ и Се/, а именно уравнение (3.193) и следующие уравнения:
: СЛ= (2сл;л^;+ рс) / ^ (3.196)
