اندازه گیری ضریب پراکندگی محوری فاز پیوسته در ستون استخراج ضربه‌ای دیسک و دونات با استفاده از مدل پراکندگی با ردیاب پرتوزا

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی ایران

2 دانشکده مهندسی انرژی، دانشگاه صنعتی شریف

3 پژوهشکده‌ی چرخه‌ی سوخت هسته‌ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای

چکیده

کارایی بالا و فضای کم مورد نیاز برای ستون‌های ضربه‌ای، باعث شده است که با وجود احتمال پرتودهی و نیاز به حفاظت در برابر اشعه، به ویژه در صنایع هسته‌­ای مورد توجه و استفاده قرار گیرند. در این پژوهش، ضریب پراکندگی محوری فاز پیوسته در یک ستون استخراج ضربه‌ای دیسک و دونات برای سیستم آب- نفت بی‌بو با استفاده از روش ردیاب پرتوزا اندازه‌گیری شده است. پراکندگی که توسط پارامتر بدون بُعد عدد پکلت مشخص می‌شود، با عکس ضریب پراکندگی متناسب است. در روش ردیاب پرتوزا از دو آشکارساز گایگر- مولر در بالا و پایین ناحیه‌­ی فعال ستون و نیز از ردیاب پرتوزای 99mTc به ترکیب شیمیایی NaTcO4 استفاده می‌­شود. عوامل مؤثر بر اختلاط محوری و ضریب پراکندگی شامل تغییرات دبی فازهای پیوسته و پراکنده، دامنه و بسامد ضربه مطالعه شدند. نتایج و مشاهدات تجربی نشان می‌دهد با افزایش دبی فاز پیوسته، ضریب پراکندگی محوری فاز پیوسته کاهش می‌یابد. هم­چنین با افزایش دبی فاز پراکنده، دامنه و بسامد ضربه، ضریب پراکندگی فاز پیوسته افزایش می­‌یابند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Measurement of Axial Dispersion Coefficient of the Continuous Phase in a Pulsed Disc and Doughnut Column Using Dispersion Model with Radiotracer Technique

نویسندگان [English]

  • M Tabasi 1
  • Y Yaghoubi 2
  • M Outokesh 2
  • M Torab- Mostaedi 3
چکیده [English]

High efficiency and low required area for the pulsed columns are interesting and useful especially in nuclear industries in spite of exposure and radiation protection requirements. In this research, dispersion coefficient in a typical disc and doughnut pulsed column in a two phase system (water and kerosene) was determined via radiotracer technique. In the radiotracer method, two Geiger-Mueller detectors at the top and bottom of the active section of the pulsed column and 99mTc in the form of NaTcO4 as radiotracer are used. Dispersion is introduced by Pecletdimensionless number which is inversely propotional to the dispersion coefficient. The continuous and dispersed phase flow rate, amplitude and frequency of pulse as the effective parameters on axial mixing and dispersion coefficient magnitude have been studied. Experimental results indicate that by increasing the continuous phase flow rate, the dispersion coefficient decreases. Also, by increasing the dispersion phase flow rate as well as the amplitude and frequency of the pulse, the dispersion coefficient will increase.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Pulsed Disc and Doughnut Columns
  • Radiotracer
  • Axial Dispersion

[1] P.J. Bailes, A. Winward, Progress in Liquid-Liquid Extraction, Trans. Inst. Chem. Eng., 3 (1972) 240.

 [2] C. Hanson, Solvent Extraction: The Current Position, in Recent Advances in Liquid-Liquid Extraction, C Hanson, Ed., Pergamon Press, Oxford, (1971).

 [3] R.E. Treybal, Liquid Extraction, 2nd ed., McGraw-HillBook Co., Inc., New York, (1963).

 [4] W.J.D. VAN DIJCK, Process and apparatus for intimately contacting fluids, U.S. Patent.,
US 2011186 (August 1935).

 [5] A.A.            Hussain, T.-B. Liang, M.J. Slater, Characteristic velocity of drops in a liquid-liquid extraction pulsed sieve plate column, Chem. Eng. Res. Des., 66 (6) (1988) 541-554.

 [6] P.V. Danckwerts, Continuous flow systems, distribution of residence times, Chem. Eng. Sci. 2 (1) (1953) 1–13.

 [7] J.C. Godfrey, M.J. Slater, Liquid-Liquid Extraction Equipment, John Wiley & Sons, Chichester, England (1994).

 [8] A. Kumar, S. Hartland, Prediction of Axial Mixing Coefficients in Rotating Disc Extraction Columns, Can. J. Chem. Eng. 70 (1992) 77-87.

[9] J. Breysse, U. Buhlmann, J.C. Godfrey, Axial Mixing Characteristics of industrial and Pilot Scale KUhni Column, AIChESymp. Ser., 80 (238) (1984) 94-101.

 [10] A. Kumar, S. Hartland, Prediction of Continuous Phase Axial Mixing Coefficients in Pulsed Perforated-Plate Extraction Column, Ind. Eng. Chem. Res. 28 (1989) 1507-1513.

 [11]      D. Venkata Narasaiah, Y.B.G. Varma, Dispersed phase holdup and mass transfer in liquid pulsed column, Bioprocess Eng. 18 (2) (1998) 119–126.

 [12]      International Atomic Energy Agency, Guidebook on radioisotope tracers in industry. Technical Report Series No. 316. IAEA, Vienna, Austria. (1990).

 [13]      International Atomic Energy Agency. Radiotracer Generators for Industrial Applications. IAEA Radiation Technology, Series No. 5. IAEA, Vienna, Austria. (2013).

 [14]      O. Levenspiel, W.K. Smith, Notes on the diffusiontypemodel for the longitudinal mixing of fluids in flow, Chem. Eng. Sci. 8 (1957) 227-223.