دانلود مقاله بررسی متغیرهای موثر بر کندانسورهای واحد جداسازی هگزافلوراید اورانیومجهت بهینه - سازی شرایط عملیاتی

word قابل ویرایش
15 صفحه
21700 تومان

.1مقدمه

در راستاي جداسازي ایزوتوپهاي اورانیوم و انجام فرآیند غنیسازي اورانیوم نیاز به یک ترکیب گازي از عنصراورانیوم داریم. تنها ترکیب پایدار گازي شناخته شده از اورانیوم ترکیبی از آن به شکل هگزافلورید اورانیوم (UF6) میباشدUF6 .[1] از واکنش بین UF4 وگاز فلوئور (F2) در راکتورهاي عمودي فلوراسیون حاصل می شود.UF6 خروجی حاصل از این راکتور، ناخالصی هایی همچون گازهاي فلوئور، اکسیژن، نیتروژن و هیدروژن فلوراید به همراه دارد. یک روش جداسازي UF6از این گازها کندانس کردن گاز خروجیاز راکتور فلوراسیون می-باشد.درصنایع هستهاي موادیهمچونTiF4 ,ReF6,WF6,UF6 بهوسیلهي فرآیند چگالش خالصسازي می-شوند.[2]در صنعت جهت کندانسکردن گاز خروجی از راکتور فلوراسیون از دو کندانسور با آرایش سري استفاده میشود. این کندانسورها در حقیقت مبدلهاي حرارتی از نوع پوسته لوله میباشند. سیال خنک کننده در این کندانسورها آب است. گاز خروجی از راکتور فلوراسیون وارد قسمت پوستهي کندانسور شده و پس از چگالش و رسوب UF6، از آن خارج میگردد.در جدول 1و 2 به برخی از خصوصیات این کندانسورها اشاره شده است.مشکل اساسی در این فرآیند خروج اورانیوم از کندانسور بصورت برفک می باشد که کاهش بازیابی اورانیوم و مسائل زیست محیطی را به همراه دارد. لذا هدف عمده این تحقیق پیش بینی شرایط مناسب کارکرد در راستاي کاهش ضایعات اورانیوم از سیستم کندانسور می باشد.


21st Iranian Nuclear Conference 25-26Feb 2015 University of Isfahan


_ ت و ی_ ن ا س _ ه _ی ان


۶و۷ ا" د ماه ۳۹۳۱ دا+ گاه ) هان


اسمولکین و همکاران [3]یک مدل ریاضی براي محاسبهي دماي بهینه چگالش در خصوص فلوراید هاي فلزي در کندانسورهاي لولهاي تدوین کردند. در تحقیق مذکور، گاز حامل فلورایدهاي فلزي از داخل لولههایی با ابعاد مشخص عبور کرده و با انتقال حرارت با آب از طریق دیواره لوله سرد شده و در نتیجه فلورایدهاي فلزي بر روي دیواره داخلی این لولهها چگالش می یابد. در این تحقیق همچنین تعداد بهینه کندانسور مورد نیاز براي بازیابی 99/9 درصدي UF6 محاسبهشدهاست.سافرانو و همکاران [4]آزمایشهایی را براي بررسی تاثیر دماي سطح کندانسور لولهاي بر بازده آن، براي چگالش تیتانیوم تترافلوراید انجام دادهاند. آنها نشان دادند که با کاهش دماي سطح کندانسور، مقدار برفک خروجی از آن افزایش مییابد و متعاقبا بازده آن بهطور محسوسی کاهش مییابد.براي کندانسورهاي لولهایمدلسازي توسط عباس عابد[5] نیز صورت گرفت. از جمله پارامترهاي درنظرگرفتهشده توسط وي، میتوان به سرعت گاز ورودي، نرخ جریان گاز ورودي و زمان ماند گاز ورودي در کندانسور اشاره کرد. براي چگالش فتالیک آنهیدریک در کندانسورهاي پوسته لوله مدلی توسط بیلیک و کروبیزکا [6] تدوین شده است. هدف اصلی در تحقیق مذکور حصول روابطی براي بدست آوردن مقاومتهاي انتقال حرارت و چگالی معادل مواد ته نشین شده بصورت تابعی از متغیرهاي قابل اندازه گیري بوده است. در این تحقیق از تشکیل برفک درون کندانسور و تاثیرات آن بر بازدهی کندانسور صرف نظر شده است. مطالعات بر روي سیستمهاي مشابه (مانند مخلوط بخار آب- هوا تحت چگالش) نشان میدهد یکی از عوامل تاثیر گذار بر بازدهی کندانسورهاي پوسته لوله تحت چگالش، تشکیل برفک درون آنها می باشد. [7-10] لذا براي بهینه سازي شرایط عملیاتی این کندانسورها،باید ازمدلهاي استفاده کردکه در آن ها از تشکیل برفک درون کندانسور صرف نظرنشده است.

براي سیستم UF6 تحت چگالش در کندانسورهاي پوسته لوله مدلی توسط قریشی و همکاران تدوین شده است.[11] از جمله مزیتهاي این مدل قابل دستیابی بودن کلیه خواص فیزیکی مخلوط گازي، پارامترهاي انتقال جرم و حرارت، غلظت برفک تشکیل شده درون گاز در طول کندانسور و در هر لحظه از زمان فرآیندي میباشد. لذا براي تحلیل متغیرهاي موثر بر چگالش درون کندانسور و در نهایت انتخاب شرایط بهینه کارکرد این کندانسورها، در تحقیق حاضر از معادلات مدل مذکور استفاده شده است.لازم به ذکر است، تا کنون تحقیقی در خصوصبهینه سازي شرایط عملیاتی کندانسورهایپوسته لوله جداسازUF6صورت نگرفته است.

.2مدلسازي ریاضی کندانسور

همانطورکه قبلا ذکر شده است،مدلسازي ریاضی این کندانسورهاتوسط نویسندگان این مقاله انجام شده-است.[11]نتایج حاصل از پیشبینی این مدل با دادههاي آزمایشگاهی شرکت UCF اصفهان مقایسه شد که گویاي دقت عمل بسیار بالاي این مدلسازي میباشد. لذا از این مدل اثبات شده جهت تحلیل و بررسی متغیرهاي موثر بر کندانسور و نهایتا بهینه سازي شرایط عملیاتی در این کندانسورها استفاده گردید.

.3تحلیل متغیرهاي موثر بر عملکرد کندانسور

21st Iranian Nuclear Conference 25-26Feb 2015 University of Isfahan


_ ت و ی_ ن ا س _ ه _ی ان


۶و۷ ا" د ماه ۳۹۳۱ دا+ گاه ) هان


متغیر هاي مستقل و موثردر راندمان سیستم کندانسور، دما و سرعت گازورودي میباشند. بهینه سازي شرایط عملیاتی کندانسور 1 به طور مستقیم بر شرایط عملیاتی و راندمان کندانسور 2 تاثیرگذار است. به همین لحاظ در بررسی متغیرها و بهینه سازي، شرایط کارکرد کندانسور 1 مدنظر قرار گرفت که منجر به افزایش بازده کندانسور 1 و همچنین کندانسور 2 می شود. در تحقیق حاضر با کاربرد نرم افزار مدلسازي اثبات شده که در محیط MATLABطراحی شده است، در نهایت بهینهسازي شرایط عملیاتی کندانسور در راستاي تعیین بهترین عملکرد کندانسور انجام شد.

1.3 اثر سرعت گاز ورودي بر ضریب انتقال حرارت

براي آگاهی از تاثیر سرعت گاز ورودي بر روي ضریب انتقال حرارت جابجایی در طول کندانسور، برنامهي کامپیوتري براي سرعتهاي 0/06، 0/09 و 0/12 متر بر ثانیه و در دماي 278 کلوین براي آب ورودي به کندانسور وگرفتن نتایج براي ضریب انتقال حرارت جابجایی اجرا شده است. نتایج در شکل((1 بر حسب تعداد ردیفهاي لوله در کندانسورقابل مشاهده است.همانطور که از نمودار مشاهده میشود، با بالا رفتن سرعت گاز ورودي به کندانسور، مقدار ضریب انتقال حرارت در کل کندانسور افزایش مییابد. این نتایج با توجه به افزایش عدد رینولدز با افزایش سرعت گاز ورودي قابل پیش بینی بود. در قسمتی از کندانسور که 5 ردیف اول لولهها قرار دارد، کاهش قابل ملاحظهاي در ضریب انتقال حرارت گاز بر سطوح لوله مشاهده میشود.

2.3 اثر سرعت گاز ورودي بر شعاع لایه چگالش یافته UF6بر روي لوله هاي کندانسور

در شکل (2) اثر سرعت گاز ورودي بر شعاع (ضخامت) ماده چگالش یافته UFبر سطح لوله هاي کندانسور بررسی شده است . در شکل (3) نیز تغییرات ترکیب درصد مولی اورانیوم هگزا فلوراید در گاز در طول کندانسوربر حسب تعداد ردیف هاي لوله در کندانسور بررسی شده است.

همانطور که از شکل (2) مشخص میشود، افزایش سرعت گاز سبب میشود بیشترین مقدار چگالش در ابتداي کندانسور صورت گیرد. بنابراین عملا در لولههاي میانی و انتهایی کندانسور مقدار بسیار ناچیزي چگالش انجام می شود. اما با کاهش سرعت گاز ورودي به کندانسور، لوله هاي میانی و انتهایی کندانسور نیز در چگالش شرکت می-کنند و در این حالت احتمال گرفتگی کندانسور در زمان هاي پایین بسیار کاهش مییابد. باید توجه داشت با توجه به طول زیاد کندانسور(4/17 متر) سرعت گاز ورودي نمیتواند از حدي پایینتر قرار گیرد، زیرا در این صورت خروج گاز از کندانسور مشکل خواهد شد و این مساله خود موجب بروز پدیده گرفتگی در کندانسور میشود. از شکل((2 مشاهده میشودکه ضخامت اورانیومهگزا فلوراید چگالش شده در ناحیهي اولیهي کندانسور محتوي 5 ردیف لوله با شیب تندي کاهش یافته و پس از آن این تغییرات ناچیز بوده و در نواحی میانی و انتهایی کندانسور روند تقریبا ثابتی ملاحظه میشود. این تغییرات شدید در ضخامت مواد چگالش شده، نتایج حاصله از مدل را در

21st Iranian Nuclear Conference 25-26Feb 2015 University of Isfahan


_ ت و ی_ ن ا س _ ه _ی ان


۶و۷ ا" د ماه ۳۹۳۱ دا+ گاه ) هان


شکل((3 تایید مینماید بدین نحو که تهنشینی عمدهي UF6در 5 ردیف اول لولههاي کندانسوراتفاق می افتد و این عامل باعث تغییرات زیاد درصد ترکیب گاز در این ناحیه شده است.
3.3 اثر سرعت گاز ورودي بر دماي سطح لایه چگالش یافته UF

در شکل((4 اثر سرعت گاز ورودي بر دماي سطح لایه چگالش یافته (Ts)UF6 بررسی شده است. این دادهها براي دماي آب ورودي 278 کلوین و در سه سرعت 0/06، 0/09و 0/12 متر بر ثانیه براي گاز ورودي توسط نرم افزار مدل سازي محاسبه شده اند و بر حسب تعداد ردیفهاي لوله در شکل((4 نشان داده شده است.
افزایش سرعت گاز ورودي باعث افزایش عدد رینولدز ودر نتیجه افزایش میزان انتقال حرارت گاز میگردد. این افزایش میزان انتقال حرارت،گرادیان دمایی بیشتري را در لایه جامد چگالش یافته سبب می شود. افزایش گرادیان دمادلیل عمدهي افزایش اختلاف دماي سطح ماده چگالش یافته با آب ورودي میباشد.

4.3اثر سرعت گاز ورودي بر مقدار برفک خروجی از کندانسور

در شکل((5 اثر سرعت گاز ورودي بر مقدار برفک تولید شده در کندانسور را نشان میدهد.با توجه به نمودار، با افزایش سرعت گاز ورودي، مقدار برفک خروجی از کندانسور کاهش مییابد. دلیل مشاهدات فوق آن است که با افزایش سرعت گاز ورودي دماي سطح لایه چگالش یافته در قسمت هاي ابتدایی کندانسور افزایش مییابد(شکل (4 و شرایط براي تشکیل ذرات برفک درون کندانسور نامساعد میشود، به همین دلیل مقدار برفک خروجی از کندانسور به طور محسوسی کاهش مییابد.

5. 3اثر سرعت گاز ورودي بر بازده کندانسور

در شکل((6 اثر سرعت گاز ورودي بر بازده کندانسور بررسی شده است.این نمودار حاکی از آن است که با افزایش سرعت گاز ورودي مقدار بازده کندانسور افزایش مییابد. دلیل این امر آن است که با افزایش سرعت گاز ورودي مقدار ضریب انتقال حرارت درون کندانسور افزایش مییابد و گرماي بیشتري از گاز خارج میشود، در نتیجه نرخ چگالش افزایش یافته و اورانیوم هگزا فلوراید بیشتري در کندانسور چگالش مییابد.همچنین از نمودار مشاهده می شود با افزایش دماي آب ورودي مقدار بازده کندانسور کاهش مییابد. دلیل این کاهش، افزایش دماي سطح لایهي چگالش یافته است و همین امر سبب میشود مقدار UF6 کمتري در کل کندانسور چگالش یابد و در نتیجه مقدار UF6 بیشتري به صورت گاز از کندانسور خارج شود.

6.3 تاثیر دماي آب ورودي بر مقدار کلی چگالش یافته UF6درون کندانسور

در شکل((7اثر دماي آب ورودي بر روي مقدار کلی ماده ته نشین شده UF6درون کندانسور بررسی شده است.شکل((7 نشان دهندهي دو روند متفاوت افزایشی و کاهشی در اثر افزایش دماي آب ورودي میباشد. بدین-نحو که در محدودهي درجهحرارت 258 تا 283 کلوین روند افزایش میزان UF6 چگالشی و متعاقبا در درجه

21st Iranian Nuclear Conference 25-26Feb 2015 University of Isfahan


_ ت و ی_ ن ا س _ ه _ی ان


۶و۷ ا" د ماه ۳۹۳۱ دا+ گاه ) هان


حرارتهاي بالاتر تا 293 کلوین روند کاهشی مشاهده میشود. دلیل روند ملاحظهشده این است که در ابتدا با افزایش دماي آب ورودي به کندانسور، مقدار برفک تولید شده کاهش مییابد که این عامل سبب افزایش جرم UF6 ته نشین شده در داخل کندانسور میگردد. ولی در دماهاي بالاتر هر چند مقدار برفک خروجی کاهش مییابد، اما به دلیل دماي بالاي سطح لوله هاي کندانسور، مقدار چگالش درون کندانسور کاهش پیدا میکند.

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 21700 تومان در 15 صفحه
سایر مقالات موجود در این موضوع

دانلود مقاله شناسائی عوامل و شرایط موثر برای احراز پست مدیریت ، مدیران واحدهای آموزشی

word قابل ویرایش
160 صفحه
34700 تومان
شناسائي عوامل و شرايط موثر براي احراز پست مديريت، مديران واحدهاي آموزشي1-1 مقدمه : مدیریت یکی از مهمترین فعالیتهای انسان است. سابقه تئوریک مدیریت هرچند از لحاظ زمانی به حدود 1900 می رسد ولی بی شک از زمانی که انسان گروه را ساخت و جامعه اولیه را بنیاد نهاد و نیز از آن هنگام که به شکار و در غار زیستن پرداخت و ب ...

دانلود مقاله جداسازی و غربالگری باکتریهای اسید لاکتیک از ماست گاومیش و بررسی فعالیت پروبیوتیکی آن

word قابل ویرایش
5 صفحه
21700 تومان
دسته بندی : مقالات رشته تغذیه
مقدمهباکتریهای اسیدلاکتیک به عنوان بزرگترین گروه تشکیل دهنده پروبیوتیکها بوده و این باکتریهای پروبیوتیک میکروارگانیسمهای غیر بیماریزا و مستعدی میباشند که در صورت فراهم شدن آنها به میزان کافی اثرات مفیدی روی میزبان می-شوند 1)ن). این باکتریهای گرم مثبت، فاقد اسپور و میکروآیروفیلیک کروی یا میلهای میباشند که از ت ...

بررسی ساده ترین روش ها برای بهینه سازی شناورها

تعمیر و نگهداری رشد خزه های دریایی و ذرات ریز بر بدنه  کشتی باعث تغییر زبری شناور شده و باعث کاهش سرعت کشتی یا افزایش مصرف سوخت میگردد. نرخ رشد خزه ها و ذرات مولکولی به مدت زمان عملیات کشتی، تاثیر رنگ های ضد خزه مورد استفاده، شرایط محیط خصوصا دمای آب بستگی دارد. رسوب نیز بر مقاومت اصطکاکی کشتی تاثیرگذار است، ...

مقاله بهینه سازی فرآیند نم زدایی گاز در واحدهای نم زدایی از گاز شرکت بهره برداری نفت و گاز گچساران توسط نرم افزار Hysys

word قابل ویرایش
8 صفحه
27700 تومان
دسته بندی : مقالات گوناگون
بهینه سازی فرآیند نم زدایی گاز در واحدهای نم زدایی از گاز شرکت بهره برداری نفت و گاز گچساران توسط نرم افزار Hysys چکیده در حال حاضر در واحدهای گلایکول ایستگاههای تقویت فشار گاز و مجتمع های گاز و گاز مایع شرکت بهره برداری نفت و گاز گچساران به دلایل نامعلوم، هدر روی و اتلاف گلایکول بسیار زیاد می باشد که ا ...

مقاله بهینه سازی شرایط عملیاتی واحد الکترولیز صنایع کلرپارس

word قابل ویرایش
15 صفحه
27700 تومان
دسته بندی : مقالات گوناگون
*** اين فايل شامل تعدادي فرمول مي باشد و در سايت قابل نمايش نيست *** بهينه سازي شرايط عملياتي واحد الکتروليز صنايع کلرپارس چکيده توليدات اصلي صنايع کلرآلکالي عبارتند ازکلر، سود، کربنات سديم ، پتاس و اسيد کلريدريک . کلرو سود دو محصول مهم اين گروه هستندو در زمره ده محصول شيميايي جهان قرار گرفته اند. در اي ...

مقاله بررسی طول کمانش پوسته های استوانه ای محکم شده با حلقه های میانی تحت نیروی وزن پوسته و بهینه سازی آن با شرایط تکیه گاهی مختلف

word قابل ویرایش
11 صفحه
27700 تومان
دسته بندی : مقالات گوناگون
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست *** بررسی طول کمانش پوسته های استوانه ای محکم شده با حلقه های میانی تحت نیروی وزن پوسته و بهینه سازی آن با شرایط تکیه گاهی مختلف خلاصه پوستههای استوانهای در صنعت هوافضا کاربرد فراوان دارد که ازجمله آن استفاده در ساخت موشکها و راکتها هست. موشک ...

مقاله بررسی بهینه سازی استخراج و جداسازی منگنز و مس با تکنیک سیال فوق بحرانی در مقیاس بزرگ با روش طراحی فاکتوریل جزئی

word قابل ویرایش
17 صفحه
27700 تومان
دسته بندی : مقالات گوناگون
بررسی بهینه سازی استخراج و جداسازی منگنز و مس با تکنیک سیال فوق بحرانی در مقیاس بزرگ با روش طراحی فاکتوریل جزئی چکیده در این مقاله سعی شده است امکانسنجی استفاده از سیانکس ٣٠١ به عنوان یک عامل استخراج کننده در حالت فوق بحرانی برای فلزات مس و منگنز مورد بررسی قرار گیرد. استخراج به پارامترهای متعددی از جمل ...

مقاله بهینه سازی شرایط عملیاتی سیستم لجن فعال در تصفیه پساب کارخانجات لبنیات

word قابل ویرایش
10 صفحه
27700 تومان
دسته بندی : مقالات گوناگون
بهینه سازی شرایط عملیاتی سیستم لجن فعال در تصفیه پساب کارخانجات لبنیات چکیده استفاده از روش افزایش بیولوژیکی یک روش مناسب و اقتصادی جهت بالا بردن راندمان سیستم های تصفیه بیولوژیکی پسابهای صنعتی می باشد. در این تحقیق شرایط بهینه جهت عملکرد میکروارگانیسم های خو گرفته با پساب صنایع لبنیاتی که در تحقیق قبلی [1] ...