Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Беккер Е. -> "Обогащение урана" -> 93

Обогащение урана - Беккер Е.

Беккер Е. Обогащение урана — М.: Энергоатомиздат, 1983. — 320 c.
Скачать (прямая ссылка): obogoshenieurna1983.djvu
Предыдущая << 1 .. 87 88 89 90 91 92 < 93 > 94 95 96 97 98 99 .. 136 >> Следующая

Разделение в газовой центрифуге для модели с внутренним возбуждением противотока определяется системой из четырнадцати параметров, которую можно подразделить на следующие две подгруппы:
1) управляемых параметров, т. е. переменных, на которые можно оказывать влияние извне. К ним относятся пять параметров, связанных с возбуждением циркуляционного потока: ai, аг, аз,
218
«4, Го, а также параметры, определяющие осевую координату точки питания ZF и газосодержание центрифуги (или давление газа на стенке ротора pw).
2) семь переменных, для которых задаются фиксированные значения, характеризующие конкретную центрифугу, а именно: длина Zn и радиус а ротора, окружная скорость вращения Qa, поток питания F и его концентрация ,VF, коэффициент деления потока 0 и температура газа То. Совокупность этих данных отражает широкий круг вопросов: уровень развития центробежной технологии, инженерные и химические вопросы каскадирования, ограничения, накладываемые на отбор и отвал отборниками, устранение конденсации UF6 и др.
Рассмотрим газовую центрифугу, для которой параметры второй подгруппы (ZH, a, Qa, F, ,VF, 0, Т0) уже заданы. Задача оптимального управления состоит в определении совокупности управляемых переменных си, a2, а3, а4, rD, ZF, pw, соответствующих максимуму разделительной мощности центрифуги. Поскольку поток питания F и коэффициент деления потока 0 заданы, то эта задача сводится к нахождению максимума коэффициента разделения q.
Решение может быть найдено методами, широко используемыми в задачах оптимизации. Критерий оптимизации, основанный на разделительной мощности, представляет собой понятие, скорее, физическое, чем экономическое, как обычно бывает в случае критерия функции стоимости. Зависимость разделительной мощности от управляемых переменных ясна для пяти из них (at, a2, аз, а4, ZF), но более сложна для двух остальных (rD, pw). Радиус вращающегося диска rD влияет на разделительную мощность лишь через функцию тока ipi, тогда как давление газа на стенке ротора pw, входящее в число Экмана, существенно влияет на функцию тока при любых способах возбуждения противотока. Чтобы исследовать зависимость 6Q от этих двух параметров, следовало 'бы провести расчеты ряда значений rD и pw из допустимых для них областей. Приступим теперь к оптимизации, которую будем проводить следующими шагами:
Шаг 1. Определяем величину bU для двух значений (rD, pw), причем каждая из четырех основных функций тока ipi(?, т]), т|)2(?, г|), г|)а(?;, л) и ip4(?, л) вычусляется с соответствующим числом Россби, равным 1%. Эти вычисления можно выполнить аналитически, с помощью соответствующего метода асимптотических разложений или численно с помощью ЭВМ.
Ш а г 2. Определяем пять управляемых переменных (at, аг, а3, а4, ZF), оптимизируя разделительную мощность (т. е. минимизируя функцию — bU с помощью симплекс-метода Нелдера и Мида [4.35]).
Шаг 3. Возвращаемся к шагу 1 и проводим аналогичные вычисления с двумя новыми значениями m, Pw и так далее до тех пор, пока не будет исчерпана вся область допустимых значений, выбранная для rD, pw.
219
Наибольшее среди всех оптимальных значений бU, полученных в области Го, pw, будет окончательным оптимумом. Приведем пример для центрифуги, рассмотренной в предыдущем разделе. Исходные данные задачи составляют следующие параметры: ZH = 250 см; а=25 см; ?2а=600 м/с; /7=0,1 г/с; 0 = 0,5; Г=320 К- Концентрацию питания NF не определяем, так как теория ограничена линейным случаем (jV<Cl) и, таким образом, коэффициент разделения и разделительная мощность не зависят от Nf. Исследуемая область для rD и pw имеет пределы
'Ч 20___________1__________I__________
0,85 0,90 0,95 1
падиув вращающегося диска rD/a
т,к
327
320
Нижняя
крышка
316
Стенка [верхняя ротора \крышка
Рис. 4.17. Зависимость оптимизированной разделительной мощности A U от радиуса вращающегося диска при трех значениях давления газа на стенке Ли-
Рис. 4.18. Оптимальные тепловые-граничные условия на крышках и стенке ротора
0<rD/a^l; 20 мм рт. cT.^pw^200 мм рт. ст. На рис. 4.17 приведена зависимость оптимальной разделительной мощности и соответствующего. коэффициента разделения от радиуса вращающегося диска для трех значений давления на стенке pw. Из графиков видно, что при фиксированном давлении на стенке pw существует оптимальный радиус вращающегося диска. Зависимость от давления газа на стенке выглядит довольно гладкой: вычисления с изменением давления в пределах 100—200 мм рт. ст. приводят к незначительному изменению 6U. Таким образом, для оптимальных условий работы рассматриваемой центрифуги получаем следующие значения управляемых переменных:
механическое возбуждение 52/2 = а, =5%; ^
гд/я=0,91;
тепловое возбуждение: 1
боковое тепловое возбуждение а, = 0; i ,.
нагрев нижней крышки а3 = 2,2%; I
охлаждение верхней крышки а4 = 1,3%; положение точки питания вдоль оси Zf!Zh = 0,54; давление газа на стенке ротора pw = 100 мм рт. ст.
Разделительная мощность и коэффициент разделения в оптимальных условиях составляют 6U = 38 кг ЕРР/год; <7= 1,46, что соответствует разделительному КПД 43%. Оптимальные тепловые граничные условия представлены на рис. 4.18. Наиболее эффектив-
Предыдущая << 1 .. 87 88 89 90 91 92 < 93 > 94 95 96 97 98 99 .. 136 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed