小流量空气升液器试验研究

杨秀华

中核四0四有限公司第三分公司 甘肃矿区 732850

1 试验目的

空气升液装置作为的流体输送和计量设备，虽然在小流量的流体曾有过成果，但因空气升液装置的结构参数较多，在设计安装中受多因素限制，因此对小流量空气升液装置开展充分的试验和研究，找到最佳配置的空气升液器的结构参数，以满足精确控制小流量的要求[1]。

2 空气升液系统结构原理

空气升液器是根据连通器的原理，用压缩空气提升液体的一种装置见图1。空气升液器是由提升管和吹气管组成，提升管下部充满液体，在吹气管底部送压缩空气，在提升管内空气以不同大小的气泡与溶液相混合，它要比同样高度的液柱轻，其关系为Hρ≤Hρ1,其中为Hρ气液混合密度；Hρ1为液体密度。从而使管内的液体上升，需要一定的浸没度和气液比，管内的液体才能升高至提升管顶部，并产生不断地流动。其中，浸没度=浸没高度/总提升高度×100%。

图2 系统示意图

可以划分为四个阶段：

Ⅰ阶段：当空气流量很小时，料液无法提升，升液量为零；

Ⅱ阶段：空气流量增大升液量也随之增加，此段为最佳工作区间；

Ⅲ阶段；空气流量增大很多，但升液量几乎不再改变；

Ⅳ阶段：当空气流量超过一定范围时，升液量不但不增加，反而有所下降。

3 试验及分析

试验条件为：0.2mol/LHNO3。密度为1.005g/cm3,提升管径为Φ14×2。而利用X现场条件所采用的工艺条件及空气升液系统的不同结构参数进行试验。

3.1 空气压力对空气升液装置的性能影响

在保持压空流量值恒定后，改变压空压力来测定空气提升的液体流量。通过测量对数据进行分析。

可知，由于压空压力变化所造成误差范围在±5%。因此，有必要选择合适的压空压力0.10MPa-0.20MPa以满足空气升液装置供料稳定。

采用空气升液结构相似，但对空气升液的水平管道长度调节，来检验对空气升液的影响，初步选定14m、4m两种不同水平管长度进行实验，实验结果见表1。

可知，同一提升管径，在相同的浸没度、相同的吹气量下随着提升管水平段距离的增大，其提升能力也随着降低；不同的提升管，在相同的浸没度下，随着提升管水平段距离增大、小管径提升管的提升能力下降的较快。

3.2 物性对空气升液装置性能的影响

在试验中，第一种：30%TBP-煤油和2mol/L的硝酸；第二种2mol/L硝酸与含铀水相（246gU/L）溶液进行实验。

可知，对于不同的输送介质时,空气升液升液装置呈现出不同的规律。

3.3 管径对升液装置性能的影响

空气升液装置的升液管径分别为φ25×3mm和φ14×2mm，其它实验条件相同的情况下进行标定。

从对比来看，在对于提升液量20L/h至50L/h范围里面，升液管径为φ14×2的标定曲线明显优于φ25×3。

3.4 进行不同孔径的试验

利用202试验台架上，浸没度在40%、30%、25%时，四种吹气孔径在Φ3、Φ2、Φ1和Φ4时曲线各不相同。

但是在相同的浸没度及其空气升液系统参数相同的条件下，除了吹气孔径为Φ1的标定结果偏小外，其它三种孔径的标定结果基本一致。

表1 空气升液装置标定数据

在浸没度为40%时，吹气孔径的改变对流量影响不明显，只是在Φ1时流量有所降低，降低幅度为3%左右，而Φ2、Φ3和Φ4这三种吹气孔径下的三条升液曲线基本重合，流量变化范围为5.8L/h至 30.3L/h。

在浸没度为30%时，上述现象更加突出，Φ1降低幅度为5%左右，其余三条曲线重合，流量波动范围为3.9L/h至20.9L/h。

在浸没度为25%时，Φ1降低幅度为8%左右，流量波送范围变化在3.5L/h至15.8L/h。

可知，吹气孔径在Φ3和Φ4所对应的标定流量是基本相同的。

3.5 浸没试验

将吹气孔径在Φ3、Φ2、Φ1、Φ4时浸没度为40%、30%、25%的标定曲线各不相同。

可以得出，在吹气孔径及其它空气升液系统相同的条件下，

随着浸没度的增大，液体提升流量也增大。

4 结语

空气升液装置所用压空压力综合考虑气液分离效果和提升液量的稳定性，建议采用（0.10-0.2）MPa；

在进行空气升液装置的水平管道设计安装时，应当尽可能的减小水平长度而一般采用1m以内；

同一升液装置对于不同所需定量输送料液，在同一压空流量下，有可能具有相同的定量输送能力；

对于小流量的空气升液装置的升液管径可控制在Φ14×2左右；

对于不同的吹气孔径（Φ2-Φ4)，在同一升液装置下的定量输送能力基本相同。