机械毕业设计-400×1500片材离心成型机设计（含CAD图纸全套）
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机械毕业设计-400×1500片材离心成型机设计（含CAD图纸全套）,机械,毕业设计,400,1500,离心,成型,设计,CAD,图纸,全套
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沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 附录物理参数对气体离心机分离效率的影响应纯同 张存镇 傅瑞峰 魏锦华 清华大学工程物理系 北京100084摘要：提高气体离心机的分离效率是铀同位素分离的主要目标之一。铀同位素的分离对离心机的效率的提高可以提供很大的帮助。气体离心机的分离效率受许多参数影响。一些物理参数，例如在离心机气缸筒壁上的超滤压力、垃圾铲的位置、离心机气缸筒壁上的温度分布、进入气体离心机的物料的方向等都被选定为变量来优化气体离心机的分离效率。优化是基于分析和实验结果进行的。局部分离效率的分布对于描述气体离心机的分离现象是一个很好的方法。关键词：局部分离效率；气体离心机；优化。引言：目前迫切需要提高气体离心机对于铀同位素分离的分离效率。分析气体离心机局部分离效率分布是解释分离性的功率密度的损失的有效方法，并且能确定提高分离效率的方向。这篇文章给出了一些例子说明局部分离效率等高线图。这些等高线图可以解释分离现象。一些物理参数，例如在离心机气缸筒壁上的超滤压力，垃圾铲的位置，离心机气缸筒壁上的温度分布，和进入气体离心机的物料的方向都被研究过了。离心机的优化设计基于这些参数进行解析和实验研究。增加的气体离心分离效率是非常重要的，能够提供很大的好处。1. 气体离心机的局部分离效率假设有一个气体离心机它以一个非常高的转数绕着垂直轴旋转。应用圆柱坐标（r,z）。气体离心机分离能力的概念是K.Cohen引进的。在圆柱坐标（r,z）上离心功率表示为 （1）在这里C是理想同位素含量，在铀同位素分离的情况下，它代表的浓度。J是的扩散通量向量。根据动力学理论 (2)这里是混合密度，D是自扩散系数，M是混合物的分子质量，m是两个同位素质量差，P是压力。当忽视热扩散时方程（2）是正确的。存在一个分离性的功率密度最大值29 (3)这里是角速度，R是气体常数。T是温度。气体离心机的局部分离效率是应纯同确立的： (4)这里在圆柱坐标中是实际分离性的功率密度根据这个公式可以得到下面的表达式 (5)其中是流函数，是配置的效率，是流通效率，是非理想的效率。是离心机的圆柱半径和 (6) ; ; 其中是角速度，是气体混合物的轴向速度，是在z方向的混合物净流量，是在z方向的光同位素的净流量，2L是内部流动的规模不考虑轴向速度的标志，m是流通数量，并且是一个关于r和z的函数，,和是关于z的函数。气体离心机的分离效率E是： (7)其中是气体离心机的分离功率，它是由计算或实验获得，是气体离心机理论上的最大分离性能力气体离心机的局部分离效率和分离效率的关系是30 (8)其中Z是气体离心机的长度。气体离心机的理论最大分离能力 (9)气体离心机中的流场，必须了解的分配来划分局部分离效率的等高线。数值模拟和分析方法已被用于解决流场的控制方程。分析方法便于优化物理参数。魏锦华用和Wood相似的方法，用一些例子计算流场。从上面列出的表达式可知，在知道在气体离心机流场后，可以得到局部分离效率和气体离心机分离效率。 这有几个驱动器，能介绍气体离心逆流循环。为简单起见考虑三个驱动器。它们是墙体热驱动器，端盖的热驱动器和舀驱动器。考虑一个边缘速度大约为500m/s的气体离心机。1） 墙体热驱动器 只考虑墙热驱动器，并假设在墙壁上温度分布是一个轴向位置的线性函数，局部分离的优化设计效率等高线如图1所示，在图中的横坐标是相对径向位置，垂直坐标相对轴的位置。驱动器的幅度可能会更改，以获取最大的气体离心分离。对于墙体热驱动器气体离心机的最高分离效率E等于23.6%。 图1. 墙体热驱动器局部分离效率等高线2） 端盖的热驱动器图2所示端盖的热驱动器等高线情况。物理参数，如周边速度，物料流速等等与图1是相同的。只有驱动器与在前一个例子中用的墙体热驱动器是不同的。对于端盖的热驱动器气体离心机的最高分离效率E等于27.5%。高于墙体热驱动器。 图2. 端盖的热驱动器局部分离效率等高线对于墙体热驱动器，轮廓线比端盖的热驱动器的情况更接近墙。原因是为隔离墙热驱动下轴向速度分布接近墙，边缘分离效率较低。对于这两种情况下边缘分离效率的轴向函数如图3和图4所示。在图4中表明端盖的热驱动器的边缘分离效率是40%左右。图3表明墙体热驱动器的边缘分离效率大约是30%。 图3. 墙体热驱动器的气体离心机的分离效率分配 EF-边缘效率 EC-流通效率 EI-非理想 EZ-截面效率 图4. 端盖热驱动器的气体离心机的分离效率分配3） 所有驱动器存在的模式为优化设计，如果所有驱动方式被认为是分离效率轮廓。 图5和图6所示墙体热驱动器，端盖的热驱动器，舀驱动器。图5所示局部分离效率的等高线图。图6表示分离效率分配。气体离心机的分离效率E.是46.8%。如图5所示，等高线移向气体离心机的核心。除了非理想情况的所有的效率都高于例1）和例2）情况（参见图6和图3图4比较）。 图5. 例3）的等高线图2. 一些物理参数 对分离效率的影响在气体离心机中有许多参数。我们的目标是增加气体离心分离效率。然而，有许多参数影响分离效率。一些参数的变化对分离效率的影响已被调查分析和实验研究。 图6. 例3)中气体离心机分离效率分配1） 壁压力壁压力对于提高分离效率是一个重要的参数。由于给定壁压力，驱动器参数优化给气体离心机提供了分离效率的最佳值。图7所示是气体离心机中壁压力和优化的分离效率的关系。 图7. 分离效率对壁压力的依赖性 图8. 分离效率对废物位置的依赖性气体离心机的最佳分离效率。由于壁压力分离效率为43.0%，当壁压力是8kpa时，压强为4kpa并且提高48.0%，实验数据表明，趋势是正确的。越高的壁压力越能提高分离效率。2）垃圾铲的位置垃圾铲的径向位置是另一个重要的参数。图8中表示了分离效率和垃圾铲的位置的关系。由于所给的垃圾铲的径向位置，驱动器参数优化提供给气体离心机分离效率的最佳值。当垃圾铲的径向位置从0.90变到0.85时，分离效率由42.2%提高到46.6%。图9和图10分别表示了径向位置等于0.90和0.85的等高线图。注意等于0.85的图，等高线移向核心。特别是在右下角物料以下的领域。 图9.废弃物径向位置的等高线图 图10. 废弃物径向位置的等高线图3 )墙壁温度分布离心机筒壁上的温度分布也影响分离效率。对于筒壁的线性温度分布，最佳分离效率为46.8。由于轴向温度分布没有任何限制，最佳的温度分布提供了一个更高的分离效率为48.3。最佳温度分布，图11所示是非线性的。由于较高的温度略低于在气体离心机中心的物料点。较高的温度应低于馈点，以增加在该地区的流通时，通常会如下。 图11.优化温度分布4） 空心直径产品挡板空心直径产品挡板该产品挡板有两个功能：防止产品舀引起循环趋势和提供足够的产品流量。空洞的直径应尽可能小。在我们的例子中，参数应该近似为8（）。分离效率可能会增加大约5。实验数据显示，气体离心分离效率随着空心直径的减少而增加。5） 进入气体离心机的物料流动方向物料流动方向也是一个重要的参数。通过确定最佳的方向，分离效率实验性地增加了5，当然，如果气体离心机比较短，物料流动方向将会更加影响分离效率。3 总结1） 局部分离效率的概念是有助于理解气体离心分离现象。2） 物理参数优化可显著提高分离效率，很容易提供良好的利润。参考文献1. Conhen K. 同位素分离的理论. McGraw-Hill. 纽约 19512. Olander DR. 气体离心机的技术基础. 1972(6):1051743. 应纯同 气体输运理论及应用. 北京：清华大学出版社 19
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