SU869109A1 - Method and apparatus for separating gas mixtures and isotopes - Google Patents

Method and apparatus for separating gas mixtures and isotopes Download PDF

Info

Publication number
SU869109A1
SU869109A1 SU792782288A SU2782288A SU869109A1 SU 869109 A1 SU869109 A1 SU 869109A1 SU 792782288 A SU792782288 A SU 792782288A SU 2782288 A SU2782288 A SU 2782288A SU 869109 A1 SU869109 A1 SU 869109A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
gas
mixture
channel
isotopes
separated
Prior art date
Application number
SU792782288A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ю.С. Куснер
С.С. Кутателадзе
В.Г. Приходько
А.К. Ребров
С.Ф. Чекмарев
Г.Ф. Николаев
Original Assignee
Институт теплофизики СО АН СССР
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт теплофизики СО АН СССР filed Critical Институт теплофизики СО АН СССР
Priority to SU792782288A priority Critical patent/SU869109A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU869109A1 publication Critical patent/SU869109A1/en

Links

Description

Изобретение относитс  к области разделени  газовых смесей и изотопов и может быть использовано в атомной, газоперерабатывающей , металлургической и химической промышленност х. Известен способ разделени  газовых смесей и изотопов инжектированием смеси газов или изотопов, подлежащих разделению , в поток газа-«осител  с последующим пропусканием газовой смеси через одно или несколько сопел, которые служат дл  ускорени  потока, и вьщеле- нием обогащенной нужнык компонентом части потока скиммером l . Устройство дл  осуществлени  этого способа содержит вакуумную камеру, канал дл  ввода газа-носител , размещенн на его кромке симметрично под острым углом к его оси каналы-сопла дл  инжекиии раздел емой смеси и устройство дл  отбора отделенного компонента скиммер , размещенный напротив канала дл  ввода газа-носител . Наиболее близким к предлагаемому способ по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  способ разделени  газовой смеси и изотопов инжектированием смеси газов или изотопов, подлежащих разделению, в поток гвза-41о с тел  с последуюишм пропусканием газовой сМеси через сопло, ускор ющее поток до сверхзвуковых скоростей, и вь делением обогащенной нужным компонентом части потока скиммером 12 . Недостатком указанных способов  вл етс  необходимость применени  миниатюрных , хорошо профилированных сопел, а также вьюокие требовани  к юстировке положени  сопел и скиммеров. Цель изобретени  - упрощение аппаратурного оформлени  процесса. Цель достигают инжектированием смеси газов или изотопов, подлежащих разделению , в поток газа-«оситёл  в последующим свободным расширением газового потока в вакуум с соз;:(анием сверхзвуковой струн и отбором необходимого компо- нента с помощью скиммера. При отборе обогащенной необходимым компонентом части потока из свободной сверхзвуковой струн, где лннии тока радиально расход тс , увеличиваетс  масштаб пространст венного разделени  смеси, что упрощает установку заборника смеси скиммера. Таким образом, отличие предлагаемого способа от известных заключаетс  в про странственном разделении и отборе необходцмого комонента .в поле свободной сверхзвуковой струи лёгкого газа-носите и следовательно, не требует использова ни  сопла. Отличие устройства, осуществл ющего предлагаемый способ состоит в том, что каналы дл  инжекнии раздел емой смеси расположены перпендикул рно каналу дл  ввода газа-носител , при этом D/d 0 , -диаметр канала ввода газа-носи тел ; -диаметр канала инжек1ши раздел емой смеси; П - плотность раздел емой смеси; П р - пло-тасость газа-носител ; m - масса молекулы газа-носител ; М - средн   масса молекул раздел емой смеси; X - рассто ние скиммера от канала ввода газа-носител . На фиг. 1 представлено устройство дл  осуществлени  способа разделени  газовых смесей и изотопов; на фиг. 2 - зависимость достигаемого коэффициента разделени  воздуха от поперечной координаты; на фиг. 3 - зависимость достигаемого коэффициента разделени  изотопов серы от поперечной координаты. Устройство содержит центральный канал 1 дл  ввода газа-носител , перпендикул рные ему каналы 2 дл  инжекшга раздел емой смеси, скиммер 3, помешен ный в вакуумную камеру 4. В газодинамический источник через центральный канал 1 подаютгаз-носитель (водород или гелий), а через боковые каналы 2 - раздел емую смесь. При расширении потока раздел емой смеси и газа- юсител  в вакуум образуетс  свободна  стру . В сверхзвуковой ее части устанавливают скиммер 3, который может перемешатьс . Пример. Размеры каналов источника; центрального 0,8 мм, боковых мм. Высота щели источника и шели клиновидного cKfflviMepa 3 см, ширина щели скиммера 0,24 мм. Рассто ние от скиммера до источника 7 мм. Источник помещают в вакуумную камеру объемом 10 м, откачиваемую со скоростью 216 л/с . Начальный вакуум 2 f 10 мм рт. ст. Объем за скиммером откачивают высоковакуумным агрегатом со скоростью 1,5 10 л/с до начального вакуума. рт. ст. В центральный канал источника подают водород при давлении 100О мм вод. ст., в боковые каналы - воздух при давлении 60О мм вод. ст. П р и м е р 2. Опыт проведен в услови х примера 1, но в центральный канал источника подают гелий при давлении 1000 мм вод. ст., а в боковые каналы соединение 5 F 6 , содержащее изотопы серы 3 и 5 при давлении 500 мм вод. ст. Ширина канала, через который подают струю раздел емой газовой смеси, должна быть значительно меньше ширины канала дл  подачи газа-носител , что обеспечивает отсутствие столкновени  молекул раздел емых т желых молекул между собой и, одновременно, минимальное воздействие т желых молекул на струю легкого газа, что обеспечивает отсутствие газодинамического возмущени  (Нагрева струи). Это обеспечиваетс  при соблюдении услови  ,, где D - диаметр канала дл  ввода газа-носител , диаметр канала инжекиии раздел емой смеси, плотность раздел емой смеси, плотность газа-носител , масса молекулы газа-носител , средн   масса молекул раздел емой смеси, поскольку М 77 т. Максимальное разделение получаетс  при.наличии газодинамического охлаждени  в поле свободной струи. Из газодинамики известно, что отношение Т(х)/Г дл  данной смеси газов есть функци  рассто ни  x x/D , где TQI Т(х) темпера-пфа газа в камере сопла и на рассто нии х от шели соответственно. Дл  плоской струи при X 5, как известно из газовой динамики свободной струи, течение становитс  гиперзвуковым. При Тр в 4ОО К Т и далее лишь слабо убывает. Эксперименты под-The invention relates to the field of separation of gas mixtures and isotopes and can be used in the nuclear, gas processing, metallurgical and chemical industries. There is a known method for separating gas mixtures and isotopes by injecting a mixture of gases or isotopes to be separated into a stream of a gas exchanger followed by passing the gas mixture through one or more nozzles, which serve to accelerate the flow, and a part of the stream with a skimmer l . A device for carrying out this method comprises a vacuum chamber, a channel for introducing the carrier gas, symmetrically placed at its edge at an acute angle to its axis; channels — nozzles for injecting the separable mixture; and a device for extracting the separated component skimmer. carrier. The closest to the proposed method to the technical essence and the achieved result is the method of separation of the gas mixture and isotopes by injecting a mixture of gases or isotopes to be separated into the flow of hydraulic mixture-41o from bodies with subsequent transmission of the gas mixture through the nozzle, accelerating the flow to supersonic speeds, and by dividing the part of the stream enriched with the desired component by the skimmer 12. The disadvantage of these methods is the need to use miniature, well-shaped nozzles, as well as high requirements for adjusting the position of nozzles and skimmers. The purpose of the invention is to simplify the instrumentation of the process. The goal is achieved by injecting a mixture of gases or isotopes to be separated into a gas stream “an ositel in a subsequent free expansion of the gas stream into a vacuum with creation;: (supersonic strings and selecting the necessary component using a skimmer. When selecting the required component of the stream From the free supersonic strings, where the current lines radially diverge, the scale of the spatial separation of the mixture increases, which simplifies the installation of the skimmer mix intake. Thus, the difference of the proposed method from the known consists in the spatial separation and selection of the necessary component. In the field of a free supersonic light gas jet, and therefore does not require the use of a nozzle. The difference between the device implementing the proposed method is that the channels for injection of the separable mixture are perpendicular b) the channel for introducing the carrier gas, with D / d 0, the diameter of the carrier gas inlet channel; - the diameter of the injection channel of the mixture to be separated; P is the density of the mixture to be separated; P p - the flatness of the carrier gas; m is the mass of the carrier gas molecule; M is the average mass of molecules of the mixture to be separated; X is the skimmer distance from the carrier gas inlet channel. FIG. 1 shows an apparatus for carrying out a method for separating gas mixtures and isotopes; in fig. 2 shows the dependence of the air separation factor achieved on the transverse coordinate; in fig. 3 shows the dependence of the achieved sulfur isotope separation coefficient on the transverse coordinate. The device contains a central channel 1 for introducing a carrier gas, perpendicular channels 2 for injecting a separable mixture, a skimmer 3 placed in a vacuum chamber 4. A gas carrier is fed through a central channel 1 (hydrogen or helium), and side channels 2 - divided mixture. With the expansion of the flow of the mixture being separated and the gas in a vacuum, a free jet is formed. In the supersonic part of it, a skimmer 3 is installed, which can be mixed. Example. Source channel sizes; 0.8 mm central, lateral mm. The height of the source slot and the heel of the wedge-shaped cKfflviMepa is 3 cm, the width of the skimmer slot is 0.24 mm. The distance from the skimmer to the source is 7 mm. The source is placed in a vacuum chamber with a volume of 10 m, pumped out at a speed of 216 l / s. The initial vacuum is 2 f 10 mm Hg. Art. The volume behind the skimmer is pumped out with a high-vacuum aggregate at a rate of 1.5 to 10 l / s to the initial vacuum. Hg Art. Hydrogen is supplied to the central channel of the source at a pressure of 100 O mm of water. Art., in the side channels - air at a pressure of 60O mm water. Art. PRI mme R 2. The experiment was carried out under the conditions of Example 1, but helium was fed into the central channel of the source at a pressure of 1000 mm of water. Art., and in the side channels of the compound 5 F 6 containing sulfur isotopes 3 and 5 at a pressure of 500 mm of water. Art. The width of the channel through which the jet of gas to be separated is supplied must be significantly less than the width of the carrier gas supply channel, which ensures that the molecules of the separated heavy molecules do not collide with each other and, at the same time, the minimal effect of heavy molecules on the stream of light gas, which ensures the absence of gas-dynamic perturbations (jet heating). This is ensured under the condition that, where D is the diameter of the channel for introducing the carrier gas, the diameter of the channel of the injection of the mixture being divided, the density of the mixture being divided, the density of the carrier gas, the mass of the carrier gas molecule, the average mass of the molecules of the mixture being divided, 77 tons. The maximum separation is obtained in the presence of gas-dynamic cooling in the field of a free jet. It is known from gas dynamics that the ratio T (x) / T for a given gas mixture is a function of the distance x x / D, where TQI T (x) of the temperature of the gas in the nozzle chamber and at a distance x from the shell, respectively. For a flat jet at X 5, as is known from the gas dynamics of the free jet, the flow becomes hypersonic. When Tr in 4OO K T and further only slightly decreases. Experiments under-

твердили, что при неизменных услови х в источнике коэффициент разделени  дл  данного отбора перестает увеличивать при увеличении рассто ни  от канала ввода газа-носител  до скиммера больших, 5 чем 5 D .it was stated that, under unchanged conditions at the source, the separation factor for this selection ceases to increase with increasing distance from the carrier gas inlet channel to the skimmer 5 by more than 5 D.

Claims (2)

Формула изобретени  1. Способ разделени  газовых смесей и изтопов инжектированием смеси или изотопов, подлежащих .разделению, в поток газа-носител  с последукшшм созданием сверхзвуковой струи и отбором необходимого компонента, отличающийс  тем, что, с целью упро ( щени  аппаратурного оформлени  процесса , пространственное раза/ёпеи е и отбор необходимого компонента провод т в -струе, образующейс  при свободном расширении потока в вакуум. Claim 1. The method of separation of gas mixtures and isotopes by injecting the mixture or isotopes to be separated into the carrier gas stream with the subsequent creation of a supersonic jet and selecting the necessary component, characterized in that, in order to simplify The fuel and the selection of the required component are carried out in a stream that is formed during the free expansion of the flow into a vacuum. 2. Устройство дл  осуществлени  спо соба разделени  газовых смесей и изото пов, содержащее вакуумную камеру, канал дл  ввода газа-носител , размещенные на его кромке симметрично каналы дл  инжекшш раздел емой смеси и ским-2. An apparatus for carrying out the method of separating gas mixtures and isotopes, comprising a vacuum chamber, a channel for introducing a carrier gas, symmetrically arranged channels at its edge for injecting a separable mixture and мер дд  отрбора отделенного компонента, отличающеес  тем, что каналы дл  инжекции раздел емой смеси рао I положены перпендикул рю каналу дл  ввода газа- осител , при этомmeasures for separating the separated component, characterized in that the channels for the injection of the mixture of the mixture RAO I are perpendicular to the channel for the introduction of the gassing gas, while D/cl nc|nrJ.c« ,D / cl nc | nrJ.c ", I n D - диаметр канала ввода газаносител ; d - диаметр канала инжекшга раздел емой CMeciQ HC. - плотность раздел емой .смеси; Пр - плотнофть газа- осител m - масса молекулы газа- оситеМ - средн   масса молекул разде  емоЛ смеси; X - рассто ние скиммера от кана- , ла ввода газан осител . Источники информашш, н1ггые во вш1мание при экспертизе . Патент Вел коС итанни№ 1468844, В О1 D 59/18, ЗО.О3.77. . Патент США № 3788038, В 01 С 59/ОО, 29.01.74 (прото .I n D is the diameter of the gas injection channel; d is the diameter of the injection channel divided by CMeciQ HC. - density of the mixture to be divided; Pr - dense oil of the gas-precipitator m - mass of the gas molecule - OsitM - average mass of molecules of the separable mixture; X is the distance of the skimmer from the channel, ala of the gasoline ositel input. Sources of information, foreseen during examination. Patent Conducted by CoC Itanny # 1468844, В О1 D 59/18, ЗО.О3.77. . U.S. Patent No. 3788038, B 01 C 59 / OO, 01.29.74 (proto.
SU792782288A 1979-06-15 1979-06-15 Method and apparatus for separating gas mixtures and isotopes SU869109A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU792782288A SU869109A1 (en) 1979-06-15 1979-06-15 Method and apparatus for separating gas mixtures and isotopes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU792782288A SU869109A1 (en) 1979-06-15 1979-06-15 Method and apparatus for separating gas mixtures and isotopes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU869109A1 true SU869109A1 (en) 1982-08-23

Family

ID=20834701

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU792782288A SU869109A1 (en) 1979-06-15 1979-06-15 Method and apparatus for separating gas mixtures and isotopes

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU869109A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Campargue Aerodynamic separation effect on gas and isotope mixtures induced by invasion of the free jet shock wave structure
US3616596A (en) Process and device for the separation of molecules of different masses
US3362131A (en) Process for separating gaseous or vaporous substances, especially isotopes
ES399198A1 (en) In-line mixing apparatus for gases
GB979373A (en) Chromatography analysis apparatus and method
AU2001294756A1 (en) Apparatus and method for increasing oxygen levels in a liquid
GB794834A (en) Process for the separation of gaseous or vaporous substances, more especially isotopes
US3626665A (en) Process for separating uranium isotopes
US3299616A (en) Molecular separation of gaseous mixtures
SU869109A1 (en) Method and apparatus for separating gas mixtures and isotopes
US4534774A (en) Method of degassing a liquid
Stern et al. Separation of Gas Mixtures in a Supersonic Jet. II. Behavior of Helium‐Argon Mixtures and Evidence of Shock Separation
US3877892A (en) Separation of fluid substances
US3465500A (en) Method and apparatus for separation of components from gaseous streams
Sirkar Asymmetric permeators—a conceptual study
GB1528085A (en) Device for separating the components of a gas mixture
US4225324A (en) Method of separating gas mixtures particularly for the enrichment of a gas mixture in a component containing uranium 235
US4156832A (en) Gas vortex with MHD-drive
US3973926A (en) Process and equipment for the magnetic separation of isotopes
SU985462A1 (en) Liquid gas ejector
US3788038A (en) Process for separating uranium isotopes
CA1146117A (en) Device for separating gaseous mixture of substances
JPS5712803A (en) Degassing apparatus for liquid
CA1077885A (en) Laser assisted jet nozzle isotope separation
US3005552A (en) Process and apparatus for demixing substances