alternativeАльтернативная энергетика и экология (ISJAEE)Alternative Energy and Ecology (ISJAEE)1608-8298Международный издательский дом научной периодики "Спейс10.15518/isjaee.2015.23.003alternative-280Research ArticleНЕВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКАNONRENEWABLE ENERGYАНАЛИЗ ПЕРСПЕКТИВНЫХ КАСКАДНЫХ СХЕМ СОЕДИНЕНИЯ ЧЕТЫРЕХПОТОЧНЫХ РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ С ТРЕМЯ ОТБОРАМИANALISYS OF ADVANCED CASCADE CONNECTION SCHEMES OF FOUR-FLOW SEPARATING ELEMENTS WITH THREE WITHDRAWALSГадельшинВ. М.GadelshinV. M.

инженер-физик 

engineer-physicist 

gadelshinvm@mail.ruАлександровО. Е.AleksandrovO. E.

канд. физ.-мат. наук, доцент

PhD (physics and mathematics), Associate Professor 

aleksandrov.o.e@urfu.ruСелезневВ. Д.SeleznevV. D.

д-р физ.-мат. наук, профессор 

DSc (physics and mathematics), professor

aleksandrov.o.e@urfu.ruУральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина 620002, Екатеринбург, ул. Мира, д. 19РоссияUral Federal University named after the first President of Russia B.N. Yeltsin 19 Mira str., Yekaterinburg, 620002, RussiaRussian Federation2015240420160232634Copyright © Международный издательский дом научной периодики "Спейс, 20162016Международный издательский дом научной периодики "СпейсМеждународный издательский дом научной периодики "Спейсhttps://www.isjaee.com/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.isjaee.com/jour/article/view/280

В работе представлено исследование новых перспективных каскадов четырехпоточных разделительных элементов с тремя отборами. Произведен численный расчет основных параметров различных каскадных схем соединения таких разделительных элементов. С помощью полученных данных о распределении потока вещества и распределении концентрации компонентов рабочей смеси в каждой точке каскада проведен анализ эффективности работы рассматриваемых каскадных схем.  Наибольшим коэффициентом полезного действия η среди рассмотренных схем обладает противоточная симметричная схема соединения с расширенными зонами дополнительного обеднения. Продемонстрировано, что КПД данной схемы не зависит ни от числа разделительных ступеней в каскаде, ни от внешних характеристик процесса разделения. Неизменность коэффициента η позволяет рассчитывать размеры каскада для заданных внешних параметров, что имеет практическое значение при планировании уровня потребления энергии будущего разделительного производства. 

In the paper, the investigation of new advanced cascades of four-flow separating elements with three withdrawals has been presented. The numerical calculation of main parameters of different cascade schemes of such  separating elements has been carried out. The efficiency analysis of a work of considered cascade schemes has been made based on obtained data about the distribution of matter flow and the distribution of component concentrations of a work mixture in each point of cascade.  The biggest performance coefficient η has the counter-current symmetric connection scheme with extended zones of additional depletion. It has been demonstrated that the performance coefficient for this scheme does depend neither on a number of separating elements in cascade nor on characteristics of separating process. The permanence of coefficient η allows us to evaluate a size of the cascade for given external parameters, what has a practical reason under planning of energy level consumption of a future separation plant.

теория разделениямногокомпонентные смесикаскадыразделительные элементы с тремя отборамиразделительный потенциалseparation theorymulticomponent mixturescascadesseparating elements with three withdrawalsseparation potentialvalue functionReferencesБохан П.А., Бучанов В.В., Закревский Д.Э., Казарян М.А., Калугин М.М., Прохоров А.М., Фатеев Н.В. Лазерное разделение изотопов в атомарных парах. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004.Bohan P.A., Buchanov V.V., Zakrevskij D.È., Kazaryan M.A., Kalugin M.M., Prohorov A.M., Fateev N.V. Lazernoe razdelenie izotopov v atomarnyh parah. Moscow: FIZMATLIT Publ., 2004 (in Russ.).Виллани С. Обогащение урана. М.: Энергоатомиздат, 1983.Villani S. Obogaŝenie urana. Moscow: Ènergoatomizdat Publ., 1983 (in Russ.).De La Garza, Garrett G.A., Murphy J.E. Multicomponent Isotope Separation in Cascades // Chem. Eng. Sci. 1961. Vol. 15. P. 188–209.De La Garza, Garrett G.A., Murphy J.E. Multicomponent Isotope Separation in Cascades. Chem. Eng. Sci., 1961, vol. 15, pp. 188–209 (in Eng.).Rutherford W.M. A Generalized Computer Model of the Transient Behavior of Multicomponent Isotope Separation Cascades // Separation Science and Technology. 1981. 16 (10). P. 1321–1337.Rutherford W.M. A Generalized Computer Model of the Transient Behavior of Multicom-ponent Isotope Separation Cascades. Separation Science and Technology, 1981, no. 16 (10), pp. 1321–1337 (in Eng.).Александров О.Е. Построение трехкомпонентного разделительного каскада // Перспективные материалы. Специальный выпуск. 2011. №10. С. 61–64.Aleksandrov O.E. Postroenie trehkomponentnogo razdelitelʹnogo kaskada. Perspektivnye materialy. Special issue, 2011, no. 10, pp. 61–64 (in Russ.).Патент на изобретение B01D 59/00 № 2500461 РФ. Способ разделения изотопов / Гадельшин В.М., Шульгин Б.В., Палкин В.А. // Опубл. 10.12.2013. Бюл. №34.Gadelshin V.M., Shulgin B.V., Palkin V.A. Sposob razdeleniâ izotopov. Patent B01D 59/00 no. 2500461 RF // 2013, Bul. no. 34 (in Russ.).Cohen K. The Theory of Isotope Separation as Applied to the Large-Scale Production of U-235 / Ed. G.M. Murphy, First Edition. McGraw-Hill Book Company, Inc., New York 1951.Cohen K. The Theory of Isotope Separation as Applied to the Large-Scale Production of U-235 / Ed. G.M. Murphy, First Edition. McGraw-Hill Book Company, Inc., New York, 1951 (in Eng.).Benedict M., Pigford T.H., Levi H.W. Nuclearchemical engineering, 2th ed. McGraw-Hill Book Company, 1981.Benedict M., Pigford T.H., Levi H.W. Nuclear chemical engineering, 2th ed. McGraw-Hill Book Company, 1981 (in Eng.).Herbst R.S., McCandless F.P. No-Mix and Ideal Separation Cascades // Separation Science and Technology. 1999. No. 34 (3). P. 343–357.Herbst R.S., McCandless F.P. No-Mix and Ideal Separation Cascades. Separation Science and Technology, 1999, no. 34 (3), pp. 343–357 (in Eng.).Гадельшин В.М., Александров О.Е., Шульгин Б.В. Разработка квазиидеального каскада разделительных элементов с тремя отборами // Перспективные материалы, Специальный выпуск. 2013. № 14. С. 65–70.Gadelshin V.M., Aleksandrov O.E., Shulgin B.V. Razrabotka kvaziidealʹnogo kaskada razdelitelʹnyh èlementov s tremâ otborami. Perspektivnye materialy, Special issue, 2013, no. 14, pp. 65–70 (in Russ.).Палкин В.А., Гадельшин В.М., Александров О.Е., Селезнев В.Д. Многокомпонентный разделительный потенциал. Обобщение теории Дирака // Инженерно-физический журнал. 2014. № 87 (3). С. 501–508.Palkin V.A., Gadelshin V.M., Aleksandrov O.E., Seleznev V.D. Mnogokomponentnyj razdelitelʹnyj potencial. Obobŝenie teorii Diraka. Inženerno-fizičeskij žurnal, 2014, no. 87 (3), pp. 501–508 (in Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.