مطالعه جریان گاز UF6 با استفاده از اریفیس و شیرسوزنی تحت شرایط خلاء متوسط و بررسی پارامترهای مؤثر بر آن

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی شیمی، دانشکده فنی، دانشگاه تهران، صندوق پستی: 4536-11365، تهران ـ ایران

2 پژوهشکده علوم هسته‌ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌‌ای، سازمان انرژی اتمی ایران، صندوق پستی: 1339-14155، تهران - ایران

چکیده

در تأسیسات هسته­ای معموﻻً عملیات غنی­سازی تحت شرایط خلاء بالا و متوسط انجام می­شود. اندازه­گیری دبی گاز UF6 به صورت خوراک یا محصولات غنی ­شده و تهی ­شده یکی از پارامترهای مهم و اساسی در هنگام راه­اندازی و تولید می­باشد. در این تأسیسات از اریفیس برای اندازه­گیری دبی جرمی گاز UF6 در محدوده gr/hr80-10 استفاده می­شود. به سبب پایین بودن محدوده فشار و دبی، اندازه­گیری دبی از حساسیت بسیار بالایی برخوردار است. در این مطالعه چگونگی اندازه­­گیری دبی جریان در لوله­ها و عوامل مؤثر بر آن به وسیله اریفیس و شیرسوزنی مورد بررسی قرار گرفته ­است. برای ایجاد دبی­های مختلف جریان گاز از اریفیس‌هایی با قطرهای مختلف و تغییر فشار ورودی استفاده می‌شود. در بررسی­های انجام شده مشاهده شده ­است که برای یک اریفیس با قطر روزنه مشخص، افزایش فشار ورودی باعث افزایش دبی جریان شده و برای یک دبی ثابت افزایش فشار ورودی منجر به کاهش قطر روزنه اریفیس می­شود. افزایش اختلاف فشار بالادست و پایین‌دست اریفیس، باعث افزایش دبی جریان تا یک حد معین، می­شود. از آنجایی که در کلیه تست‌های شیرسوزنی، نسبت فشار خروجی به فشار ورودی کمتر از مقدار 0.5926 بوده، لذا خطی شدن منحنی تغییرات دبی جرمی برحسب فشار ورودی در یک سطح مقطع ثابت می‌تواند بعنوان تأییدی بر تبعیت داده‌های آزمایشگاهی موجود از رابطه جریان شوک به شمار آید. همچنین بررسی تغییرات دبی جرمی در حالت‌های مختلف شیر نشان می‌دهد که با باز شدن شیر، تغییرات دبی با افزایش فشار ورودی و افزایش اختلاف فشار، شدت بیشتری پیدا می­کند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Study on UF6 Gas Flow by Using Orifice and Needle Valve Under Medium Vacuum Condition and Investigation of Effective Parameters on It

نویسندگان [English]

  • Z Vatani 1
  • S.J Safdari 2
  • H Abolghasemi 1
  • R Orouj 1
چکیده [English]

In nuclear facility, the enrichment operation usually is carreid out under the medium and high vacuum conditions. Measurement of UF6 gas flow rate in the form of feed or product and tail is one of the principal parameters in operation and production. In this facility, several orifices were used to measure UF6 gas flow rate in the range of 10-80 gr/hr. Due to low pressure and mass flow range, measurement of flow rate should be made accurately. In this research, the method of flow rate measurement in tubes by using orifice and needle valve, and also effective parameters on it, has been studied. For the study of the gas flow rates, several orifices with different diameters were used. We observed that for a defined orifice diameter, an increase in the input pressure causes an increase in the flow rate and at a constant flow rate an increase in the input pressure causes a decrease in the orifice diameter. As the pressure difference between the upside and downside of the orifice increases, the flow rate will rise up to a certain limit. Since in all experiments of the needle valve, the ratio of outlet to the inlet pressure is less than 0.5926, the linearity of the mass flow change versus the inlet pressure at a constant cross sectional area shown to be consistant with the chock current equation. Also, the investigation of mass flow rates, when the valve is open, indicates that variations of the mass flow rate will increase against the inlet pressure and the pressure difference, intensively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Gas Flow
  • Orifice
  • Needle Valve
  • Medium Vacuum Condition
  • Flow Rate
  • Pressure Drop
  • Flowmeters
  1. 1.    ASME MFC-3M, “Measurement of fluid flow in pipe using orifice, nozzle, and venturi,” American Society of Mechanical Engineers Standard )1989(.

 

  1. 2.    R.C. Baker, “Low measurement handbook,” Cambridge University Pres, London )1987(.

 

  1. 3.    J.M. Lafferty, “Foundations of vacuum science and technology,” New York, Wiley, 141-173 (1998).

 

  1. 4.    B.G. Liptak, “Flow measurement handbook,” (1982-1993).

 

  1. 5.    J.F. O'Hanlon, “A user's guide to vacuum technology,” 3rd (2003).

 

  1. 6.    R.W. Miller, “Flow measurement engineering handbook,” Secend ed, Mc-Graw-Hill, New Yourk, Vol. 11, 27-40 (1989)

 

  1. 7.    W. Jitschin, M. Ronzheimer, S. Khodabakhshi, “Gas flow measurement by means of orifices and venturi tubes,” Vacuum, Vol. 53, 181-185, (1999).

 

  1. 8.    W. Jitschin, “Gas flow measurement by the thin orifice and the classical venturi tube,” Vacuum, Vol. 76, 89-100 (2004).

 

  1. 9.    D.J. Tritton, “Physical fluid dynamics,” UK, Oxford University Press (1988).