楊秀華

中核四0四有限公司第三分公司 甘肅礦區(qū) 732850

1 試驗目的

空氣升液裝置作為的流體輸送和計量設備，雖然在小流量的流體曾有過成果，但因空氣升液裝置的結構參數較多，在設計安裝中受多因素限制，因此對小流量空氣升液裝置開展充分的試驗和研究，找到最佳配置的空氣升液器的結構參數，以滿足精確控制小流量的要求[1]。

2 空氣升液系統(tǒng)結構原理

空氣升液器是根據連通器的原理，用壓縮空氣提升液體的一種裝置見圖1?？諝馍浩魇怯商嵘芎痛禋夤芙M成，提升管下部充滿液體，在吹氣管底部送壓縮空氣，在提升管內空氣以不同大小的氣泡與溶液相混合，它要比同樣高度的液柱輕，其關系為Hρ≤Hρ1,其中為Hρ氣液混合密度；Hρ1為液體密度。從而使管內的液體上升，需要一定的浸沒度和氣液比，管內的液體才能升高至提升管頂部，并產生不斷地流動。其中，浸沒度=浸沒高度/總提升高度×100%。

圖2 系統(tǒng)示意圖

可以劃分為四個階段：

Ⅰ階段：當空氣流量很小時，料液無法提升，升液量為零；

Ⅱ階段：空氣流量增大升液量也隨之增加，此段為最佳工作區(qū)間；

Ⅲ階段；空氣流量增大很多，但升液量幾乎不再改變；

Ⅳ階段：當空氣流量超過一定范圍時，升液量不但不增加，反而有所下降。

3 試驗及分析

試驗條件為：0.2mol/LHNO3。密度為1.005g/cm3,提升管徑為Φ14×2。而利用X現場條件所采用的工藝條件及空氣升液系統(tǒng)的不同結構參數進行試驗。

3.1 空氣壓力對空氣升液裝置的性能影響

在保持壓空流量值恒定后，改變壓空壓力來測定空氣提升的液體流量。通過測量對數據進行分析。

可知，由于壓空壓力變化所造成誤差范圍在±5%。因此，有必要選擇合適的壓空壓力0.10MPa-0.20MPa以滿足空氣升液裝置供料穩(wěn)定。

采用空氣升液結構相似，但對空氣升液的水平管道長度調節(jié)，來檢驗對空氣升液的影響，初步選定14m、4m兩種不同水平管長度進行實驗，實驗結果見表1。

可知，同一提升管徑，在相同的浸沒度、相同的吹氣量下隨著提升管水平段距離的增大，其提升能力也隨著降低；不同的提升管，在相同的浸沒度下，隨著提升管水平段距離增大、小管徑提升管的提升能力下降的較快。

3.2 物性對空氣升液裝置性能的影響

在試驗中，第一種：30%TBP-煤油和2mol/L的硝酸；第二種2mol/L硝酸與含鈾水相（246gU/L）溶液進行實驗。

可知，對于不同的輸送介質時,空氣升液升液裝置呈現出不同的規(guī)律。

3.3 管徑對升液裝置性能的影響

空氣升液裝置的升液管徑分別為φ25×3mm和φ14×2mm，其它實驗條件相同的情況下進行標定。

從對比來看，在對于提升液量20L/h至50L/h范圍里面，升液管徑為φ14×2的標定曲線明顯優(yōu)于φ25×3。

3.4 進行不同孔徑的試驗

利用202試驗臺架上，浸沒度在40%、30%、25%時，四種吹氣孔徑在Φ3、Φ2、Φ1和Φ4時曲線各不相同。

但是在相同的浸沒度及其空氣升液系統(tǒng)參數相同的條件下，除了吹氣孔徑為Φ1的標定結果偏小外，其它三種孔徑的標定結果基本一致。

表1 空氣升液裝置標定數據

在浸沒度為40%時，吹氣孔徑的改變對流量影響不明顯，只是在Φ1時流量有所降低，降低幅度為3%左右，而Φ2、Φ3和Φ4這三種吹氣孔徑下的三條升液曲線基本重合，流量變化范圍為5.8L/h至 30.3L/h。

在浸沒度為30%時，上述現象更加突出，Φ1降低幅度為5%左右，其余三條曲線重合，流量波動范圍為3.9L/h至20.9L/h。

在浸沒度為25%時，Φ1降低幅度為8%左右，流量波送范圍變化在3.5L/h至15.8L/h。

可知，吹氣孔徑在Φ3和Φ4所對應的標定流量是基本相同的。

3.5 浸沒試驗

將吹氣孔徑在Φ3、Φ2、Φ1、Φ4時浸沒度為40%、30%、25%的標定曲線各不相同。

可以得出，在吹氣孔徑及其它空氣升液系統(tǒng)相同的條件下，

隨著浸沒度的增大，液體提升流量也增大。

4 結語

空氣升液裝置所用壓空壓力綜合考慮氣液分離效果和提升液量的穩(wěn)定性，建議采用（0.10-0.2）MPa；

在進行空氣升液裝置的水平管道設計安裝時，應當盡可能的減小水平長度而一般采用1m以內；

同一升液裝置對于不同所需定量輸送料液，在同一壓空流量下，有可能具有相同的定量輸送能力；

對于小流量的空氣升液裝置的升液管徑可控制在Φ14×2左右；

對于不同的吹氣孔徑（Φ2-Φ4)，在同一升液裝置下的定量輸送能力基本相同。