跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(216.73.216.152) 您好!臺灣時間:2025/11/04 06:04
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果 :::

詳目顯示

我願授權國圖
: 
twitterline
研究生:蘇育正
研究生(外文):Yu-ChengSu
論文名稱:變進料分率對串聯逆流式Frazier型熱擴散塔中提煉重水之理論與實驗研究
論文名稱(外文):Enrichment of Heavy Water in Countercurrent Thermal-Diffusion Columns of Frazier-Scheme with Fraction of Flow-Rate Varied.
指導教授:何啟東
指導教授(外文):Chii-Dong Ho
學位類別:碩士
校院名稱:淡江大學
系所名稱:化學工程學系
學門:工程學門
學類:化學工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:288
中文關鍵詞:逆流式分離度熱擴散塔變進料分率
外文關鍵詞:Countercurrent-FlowSeparationThermal DiffusionFlow-Rate Fraction
相關次數:
  • 被引用被引用:0
  • 點閱點閱:148
  • 評分評分:
  • 下載下載:0
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
本研究的主要目的是探討變進料分率對逆流式Frazier型熱擴散塔中提煉重水效率之研究。在固定操作成本的前提下,求得熱擴散分離程序中之最佳的進料分率、最佳的傾斜角、最適的板距和長寬比之操作條件。結果顯示,逆流型熱擴散塔比順流型熱擴散塔得到較佳分離效果。
本文首先推導以不同進料分率為參數之直立式與傾斜式Frazier型串聯逆流多根管數熱擴散塔之分離度公式。然後,針對操作成本為固定的情況下,推導含有變進料分率的最佳板距與最佳長寬比公式。最後,藉由實驗來驗證理論分析模擬的結果,實驗數據是以進料分率為參數,各項實驗所得結果與理論推測值相當符合。實驗結果顯示,藉由適當控制塔底與塔頂之流率可有效降低再混合效應,進而有助於重水分離度之改善。

The purpose of this work is to investigate the effect of flow-rate fractions on enriching heavy water in countercurrent thermal-diffusion columns of the Frazier-scheme. The separation theory of the countercurrent-flow Frazier-scheme thermal-diffusion columns with various flow-rate fractions has been investigated analytically and experimentally. The equations for evaluating the degree of separation with flow-rate fraction variations of the vertical and inclined Frazier-scheme in serial countercurrent-flow and for estimating optimum plate-spacing and aspect ratio for maximum separation with flow-rate fraction variations have been derived. Therefore, The improvement of the separation efficiency is obtained when the thermal-diffusion column is operated at the optimum flow-rate fraction, best inclination angle, optimum plate-spacing and optimum aspect ratio under the consideration of fixed operating cost.
Finally, the experimental results confirm with the prediction of the separation theory developed in this work very well. It was shown that the undesirable remixing effect could be effectively reduced by the suitable adjustment of flow-rate fractions and leads to improvement in separation efficiency.

中文摘要 …………………………………………………… Ⅰ
英文摘要 …………………………………………………… Ⅱ
目錄 …………………………………………………… Ⅲ
圖目錄 …………………………………………………… Ⅶ
表目錄 …………………………………………………… ⅩⅩⅤ
第一章 緒論…………………………………………………… 1
1-1 熱擴散之起源………………………………………… 1
1-2 熱擴散之發展與沿革………………………………… 2
1-3 熱擴散之應用………………………………………… 9
1-4 重水及其用途………………………………………… 13
1-5 研究動機與目的……………………………………… 28
第二章 傳統熱擴散塔之傳送公式與分離度公式…………… 30
2-1 熱擴散之傳送公式…………………………………… 30
2-2 傳送公式之簡化-線性近似與常數近似……………… 40
2-3 簡化後之分離度公式………………………………… 44
第三章 變進料分率對串聯逆流式 Frazier 型熱擴散塔
分離度之基本理論公式……………………………… 47
3-1.1 單根管之分離度公式………………………………… 53
3-1.2 單根管之理論模擬與討論…………………………… 58
3-2.1 雙根管之分離度公式………………………………… 76
3-2.2 雙根管之理論模擬與討論…………………………… 81
3-3.1 串聯逆流式 N 根管之分離度公式…………………… 87
3-3.2 N 根管之理論模擬與討論…………………………… 93
3-4.1 逆流式與順流式之比較……………………………… 107
3-4.2 逆流型之最佳管數…………………………………… 111
第四章 以變進料分率在改良型串聯傾斜式逆流型之
Frazier 型熱擴散塔中對分離度的影響…………… 114
4-1.1 傾斜式單根管之最佳傾斜角與分離度公式………… 117
4-1.2 傾斜式單根管之理論模擬與討論…………………… 118
4-2.1 傾斜式 N 根管之最佳傾斜角與分離度公式………… 134
4-2.2 傾斜式 N 根管之理論模擬與討論…………………… 139
4-3.1 r固定在0.5時,串聯傾斜式多根管之最佳傾斜角
與分離度公式………………………………………… 148
4-3.2 傾斜式多根管之理論模擬與討論…………………… 153
4-4 逆流式與順流式之比較……………………………… 161
第五章 固定操作成本下 Frazier 型熱擴散塔對分離度的影
響……………………………………………………… 164
5-1 改變板距……………………………………………… 164
5-1.1 單根管之最佳板距與分離度公式…………………… 166
5-1.2 單根與雙根管之理論模擬與討論…………………… 167
5-1.3 串聯逆流式 N 根管之最佳板距與分離度公式……… 181
5-1.4 N 根管之理論模擬與討論…………………………… 183
5.1-5 r固定在0.5時,串聯多根管之最佳板距與分離度
公式…………………………………………………… 192
5.1.6 多根管之理論模擬與討論…………………………… 193
5.1.7 逆流式與順流式之比較……………………………… 201
5-2 改變長寬比…………………………………………… 204
5-2.1 單根管之最佳長寬比與分離度公式………………… 205
5-2.2 單根管之理論模擬與討論…………………………… 207
5-2.3 串聯逆流式 N 根管之最佳長寬比與分離度公式…… 215
5-2.4 N 根管之理論模擬與討論…………………………… 217
5.2-5 r固定在0.5時,串聯多根管之最佳長寬比與分離度
公式…………………………………………………… 226
5.2.6 多根管之理論模擬與討論…………………………… 228
5.2.7 逆流式與順流式之比較……………………………… 245
第六章 實驗裝置及操作……………………………………… 248
6-1 實驗裝置……………………………………………… 248
6-2 實驗設備……………………………………………… 252
6-3 實驗操作……………………………………………… 255
6-4 實驗數據分析………………………………………… 258
6-5 實驗結果與討論……………………………………… 261
第七章 結論…………………………………………………… 271
符號說明 ………………………………………………………… 276
參考文獻 ………………………………………………………… 280

[1] Luwding C., Wien. Akad. Ber., 20, 539 (1856)
[2] Dufour L., "The Diffusion Thermoeffect.", Arch. Sci.
(Geneva), 45, 9 (1872).
[3] Enskog D., "A Generalization of Maxwell’s Second
Kinetic Gas Theory.", Physik. Z., 12, 56 (1911).
[4] Chapman S. and Dootson F. W., "Thermal Diffusion.",
Phil. Mag., 33, 248 (1917).
[5] Chapman S., "Thermal Diffusion of Rare Constituents
in Gas Mixtures And Isotopes.", Phil. Mag., 7, 1
(1929).
[6] Clusius K. and Dickel G., "New Process for Separation
of Gas Mixtures and Isotopes.", Naturwiss., 26, 546
(1938).
[7] Clusius K. and Dickel G., "The Separation-Tube
Process for Liquids.", Naturwiss., 27, 148 (1939).
[8] 潘家寅 譯"核燃料", 徐氏基金會出版, p.95 (1967).
[9] Taleyarkhan, R. P. et al, "Evidence for Nuclear
Emissions During Acoustic Cavitations.", Science, 295,
1868-1873 (2002).
[10] Powers J. E. and Wilke C. R., "Separation in Liquids
by Thermal Diffusion.", AIChE J., 3, 213-222 (1957).
[11] Cheuh P. L. and Yeh H. M., "Thermal Diffusion in a
Flat-Plate Column Inclined for Improved Performance.",
AIChE J., 13, 37-40 (1967).
[12] Yeh H. M., "The Effect of Plate Spacing on the Degree
of Separation in Inclined Thermal Diffusion Columns
With Fixed Operating Expense.", Sep. Sci. Technol.,
18, 585-592 (1983).
[13] Yeh H. M., "Enrichment of Heavy Water in a Continuous-
Type Inclined Thermal Diffusion Column.", Sep. Sci.
Technol., 20, 101-114 (1985).
[14] Yeh H. M. and Yang S.C., "Thermal Diffusion of the
Frazier Scheme with Columns Inclined for Improved
Performance.", J. Chin. Inst. Chem. Engrs., 18, 249-
254 (1987).
[15] Yeh H. M., "Thermal Diffusion in a Flat-Plate Column
Inclined for Improved Performance with Transverse
Sampling Streams.", J. Chin. Inst. Chem. Engrs., 23,
127-131 (1992).
[16] Yeh H. M., "The Best Performance of Inclined Flat-
Plate Thermal Diffusion Columns.", Sep. Technol., 5,
115-120 (1995).
[17] Yeh H. M., "Enrichment of Heavy Water in Flat-Plate
Thermal Diffusion Columns of the Frazier Scheme
Inclined for Improved Performance.", Sep. Sci.
Technol., 30, 1025-1038 (1995).
[18] Yeh H. M., "Best Performance of Inclined Thermal
Diffusion Columns of the Frazier Scheme.", The
Canadian J. of Chem. Eng., 74, 152-155 (1996).
[19] Yeh H. M., "Optimum Design of Inclined Frazier-Scheme
Thermal Diffusion Columns for Enriching Heavy Water.",
17, 243-247 (1999).
[20] Yeh H. M., "Enrichment of Heavy Water in Flat-Plate
Thermal Diffusion Columns Inclined for Improved
Performance.", 26, 227-236 (2002).
[21] Washall T. A. and Melpolder F.W., "Improving The
Separation Efficiency of Liquid Thermal Diffusion
Columns.", Ind. Eng. Chem. Proc. Des. Dev. 1, 26-28
(1962).
[22] Yeh H. M. and Ward H. C., "The Improvement In
Separation of Concentric Tube Thermal Diffusion
Columns.", Chem. Eng. Sci., 26, 937 (1970).
[23] Rabinovich G. D., Ivakhnik V. P., Zimina K. I. and
Sorokina N. G., "Use of Spiral Inserts In Thermal-
Diffusion Columns." Inzh. Fiz. Zh., 35, 278 (1978).
[24] Yeh H. M., "Thermal Diffusion in a Wired Concentric-
Tube Column with Transverse Streams.", J. Chin. Inst.
Chem. Engrs., 24, 343-348, (1993).
[25] Yeh H. M., "Heavy Water Enrichment in Wired
Concentric-Tube Thermal-Diffusion Columns with
Transverse Sampling Streams.", J. Chin. Inst. Chem.
Engrs., 32, 453-459 (2001).
[26] Yeh H. M. and Ho F. K., "A Study of the Separation
Efficiency of Wired Thermal Diffusion Columns with
Tubes Rotating in Opposite Directions.", Chem. Eng.
Sci., 30, 1381-1385 (1975).
[27] Yeh H. M. and Tsai S. W., "Improvement in Separation
of Cocentric-Tube Thermal Diffusion Columns with
Viscous Heat Generation under Consideration of the
Curvature Effect.", Sep. Sci. Technol., 16, 63-73
(1981).
[28] Yeh H. M. and Tsai S. W., "A Study of the Separation
Efficiency of Rotated Concentric-Tube Thermal
Diffusion Columns with Helical Plane inserted as a
Spacer in the Annulus.", J. Chem. Engrs. Japan, 14, 90-
97 (1981).
[29] Yeh H. M. and Hsieh S. J., "A study on the Separation
Efficiencies of Rotating-Tube Wired Thermal-Diffusion
Columns under Higher Flow-Rate Operations.", Sep. Sci.
Technol., 18, 1065-1079 (1983).
[30] Yeh H. M. and Yang S.C., "Enrichment of Heavy Water
in a Wired Thermal Diffusion Column with Tube
Rotated.", J. Chin. Inst. Chem. Engrs., 17, 1-9,
(1986).
[31] Sullivan L. J., Ruppel T. C. and Willingham C.
B., "Rotary and Packed Thermal Diffusion Fractionating
Columns for Liquids.", Ind. Eng. Chem., 47, 208 (1955).
[32] Lorenz M. and Emery A. H., "The Packed Thermal
Diffusion Column." Chem. Eng. Sci. , 11, 16-23 (1959).
[33] Emery A. E. and Lorenz M., "Thermal Diffusion in a
Packed Column.", AIChE , 9, 660 (1963).
[34] Yeh H. M. and Chu T. Y., "Study of the Separation
Efficiency of Continuous-Type Packed Thermal
Diffusion Columns.", Chem. Eng. Sci., 29, 1421-1425,
(1974).
[35] Dorozush V. M. and Rabinovich G. D., "Thermal
Diffusion in a Packed Column.", J. Eng. Phys., 30, 600-
605 (1976).
[36] Dorozush V. M. and Rabinovich G. D., "Use of Packed
Thermal Diffusion Columns to Determine the Soret
Coefficient in a Benzene-Carbon Tetrachloride
Mixture.", J. Eng. Phys., 41, 1007-1010 (1981).
[37] Jamet Ph. and Fargue D. and Costeseque P., "Determine
of the effective transport Coefficients for the
Separation of Binary Mixtures of Organic Compounds
into Packed Thermal Diffusion Columns.", Chem. Eng.
Sci., 51, 4463-4475 (1996).
[38] Furry W.H., Jones R.C., and Onsager L., "On the
Theory of Isotope Separation by Thermal Diffusion.",
Phys. Rev., 55, 1083-1095 (1939).
[39] Jones R. C. and Furry W. H., "The Separation of
Isotopes by Thermal Diffusion.", Rev. Mod. Phys., 18,
151-224 (1946).
[40] Yeh H. M. and Hong C.H., "Theory in Vertical Flat-
Plate Thermal Diffusion Column.", Chem. Eng., 80, 78
(1969).
[41] Jones R. C., "The Theory of Thermal Diffusion
Coefficient for Isotopes Ⅱ.", Phys. Rev., 59, 1019
(1941).
[42] Saviron J. M., Gonzalez D., Brun J. L. and Madariaga
J.A., "Non-Steady Separation of Multicomponent
Isotopic Mixtures in Clusius-Dickel Columns.", J.
Phys. Soc. Japan, 39, 1417 (1975).
[43] Rutherford W. M., "Separation of Isotopes in the
Thermal Diffusion Column.", Sep. Pur. Meth., 4, 305
(1975).
[44] Yeh H. M. and Yang S. C., "The Enrichment of Heavy
Water in A Batch-Type Thermal Diffusion Column." Chem.
Eng. Sci., 39, 1277-1282 (1984).
[45] Standen A., "Encyclopedia of Chemical Technology.",
3rd edn., 7, p.549, Wiley, N.Y. (1978).
[46] Frazier D., "Analysis of Transverse-Flow Thermal
Diffusion", Ind. Eng. Chem. Proc. Des. Dev., 1, 237
(1962).
[47] Grasselli R. and Frazier D., "A Comparative Study of
Continuous Liquid Thermal Diffusion Systems", Ind.
Eng. Chem. Proc. Des. Dev., 1, 241 (1962).
[48] Frazier D., U.S. Patent 2, 824, 647 (Feb. 25, 1958).
[49] Frazier D., U.S. Patent 2, 2, 827, 171 (March 18,
1958).
[50] Frazier D., U.S. Patent 2, 2, 827, 172 (March 18,
1958).
[51] Grasselli R. and Brown G. R., "Full-Scale Thermal
Diffusion Equipment.", Chem. Eng. Prog., 57, 59 (1961).
[52] Yeh H. M. and Wang Y. T., "Modified Frazier-Scheme
Thermal Diffusion Columns with Column Length varied at
a Constant Ratio.", Sep. Technol., 2, 192-196 (1992).
[53] Yeh H. M., "Further Work on the Modification of the
Frazier Thermal-Diffusion System.", Sep. Technol., 4,
112-117 (1994).
[54] Yeh H. M., "Thermal Diffusion in a Countercurrent-
Flow Frazier Scheme Inclined for Improved
Performance.", Chem. Eng. Sci., 56, 2889-2895 (2001)
[55] Yeh H. M. and Chu T. Y., "A Study of the Separation
Efficiency of Continuous-Type Packed Thermal Diffusion
Columns.", Chem. Eng. Sci., 29, 1421-1425 (1974).
[56] Yeh H. M., and Yang S. C., "Experimental Studies on
the Separation of Deuterium Oxide in Continuous
Thermal Diffusion Column for Low Concentration
Range.", Sep. Sci. Technol., 20, 687-698 (1985).
[57] Yeh H. M. "Thermal Diffusion in Inclined Flat-Plate
Columns of the Frazier Scheme.", The Canadian J. of
Chem. Eng., 72, 815-821 (1994).
[58] Yeh H. M., "Optimum Plate-Spacing for the Best
Performance of the Enrichment of Heavy Water in Flat-
Plate Thermal Diffusion Columns of the Frazier
Scheme.", Sep. Sci. Technol., 31, 2543-2556 (1996)
[59] Yeh H. M., "Optimum Plate-Spacing for the Best
Performance in Flat-Plate Thermal Diffusion Columns of
the Frazier Scheme.", Chem. Eng. Comm., 165, 227-244
(1998).
[60] Yeh H. M., "Optimum Plate Aspect Ratio for the Best
Performance in a Flat-Plate Tthermal Diffusion Column
of the Frazier Scheme.", The Canadian J. of Chem.
Eng., 75, 605-609 (1997).
[61] Yeh H. M., "Enrichment of Heavy Water in Flat-Plate
Thermal Diffusion Columns of the Frazier Scheme with
the Optimal Plate Aspect Ratio for Best Performance.",
The Canadian J. of Chem. Eng., 78, 596-600 (2000).
[62] Kirsheenbaum Ⅰ., "Physical Properties and Analysis
of Heavy Water.", National Nuclear Energy Series Ⅲ-4A.
[63] Annular Book of ASTM Standards, "Standard Method of
Testing Deuterium Oxide.", Part 31, D2184-72, 1033
(1980).

QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top
1. 1.包宗和,「中共干擾我國際活動之策略與我反制之道」,台北:理論與政策,1995。
2. 2.吳玉山,「非自願的樞紐,美國在華盛頓-台北-北京之間的地位」,台北:政治科學論叢第十二期,2000.6 。
3. 4.李明,「爭取邦交國與兩岸關係之研究」,台北:國際關係學報,1997.10。
4. 6.李登科,「謀求務實外交與大陸政策平衡發展的策略」,台北:國家發展論壇第一期,1996.7。
5. 8.邱坤玄,「重返聯合國與兩岸關係」,台北:國際關係學報第十二期,1997.10.。
6. 9.芮正皋,「八十年代務實外交的發展」,台北:中華戰略學刊,1993.6。
7. 11.張麟徵,「從延任案看台灣政黨政治與意識情結」,台北:海峽評論,第106期,民國88 年10月,頁37-40。
8. 12.陳春生,「從主權學說探討孫中山的人民主權論」,台北:國立臺灣大學中山學術論叢,第15期,1997年,頁1-23。
9. 13.陳紫財,「『生命共同體』研析──李登輝總統治國理念初探」,台北:憲政評論,卷25期11,1994年,頁6-10。
10. 14.陳紫財,「『生命共同體』研析(續)──李登輝總統治國理念初探」,台北:憲政評論,卷25期12,1994年,頁4-7。
11. 15.陳紫財,「『生命共同體』研析(續完)──李登輝總統治國理念初探」,台北:憲政評論,卷26期1,1995年,頁4-10。
12. 16.許立倫,「中華民國大陸政策之歷史回顧與評析」,台北:共黨問題研究,第十二卷八期,1994.8。
13. 17.趙春山,「建構跨世紀的兩岸關係-正視一個分治中國的現實問題」,台北:中國大陸研究,第四十二卷第九期,1999.9。
14. 18.趙建民,「台灣主體意識與中國大陸民族主義的對抗:面對二十一世紀的兩岸關係」,台北:中國大陸研究,第41期第1卷,民87,頁54-71。
15. 19.劉慶祥,「一個中國的完整敘述-從中共對主權看法分析」,台北:共黨問題研究,第二十六卷第十一期,2000.11.15。