段五华，王澄谦，郑 强

（清华大学 核能与新能源技术研究院，北京 100084）

0 引言

离心萃取器是一种高效的液-液萃取设备，其工作区结构如图1所示，主要由转筒和外壳构成。运行时，互不相溶的两相液体分别从两相入口进入转筒和外壳之间的环隙，在高速旋转转筒的带动下，两相液体开始发生剧烈混合，并在重力作用下流到转筒下面的区域继续剧烈混合，从而实现传质；混合液在外壳底部固定叶片的作用下通过转筒底部的混合相入口进入转筒后，在转筒内径向叶片的作用下加速到转筒转速；两相液体由于密度不同，因此在转筒内受到的离心力大小也不同，重相因受离心力大，被甩到转筒外缘，通过靠近转筒壁的垂直孔道经重相堰流入重相收集室，从重相出口流出；而轻相则被挤向转筒内侧，经轻相堰和水平通道流入轻相收集室，从轻相出口流出。离心萃取器主要优点有：（1）液体存留量小，停留时间短，因而，所需萃取剂少；（2）分相性能好，可操作流比范围宽；（3）传质级效率高，达到传质平衡快，且停车后不破坏所建立的平衡，因而，开停车方便；（4）结构紧凑，占用厂房空间小。目前，离心萃取器已广泛用于湿法冶金、稀土分离、制药、生物化工、废水处理和核工业等许多工业领域［1-12］。

图1 离心萃取器结构Fig.1 Centrifugal contactor

准确掌握离心萃取器内流体流动特性可实现其科学的设计和运行调控。然而，由其工作过程可知，离心萃取器混合区内流体流动是一种特殊的泰勒-库特（Taylor Couette）流，比较复杂，同时，其结构也较复杂，导致难以采用传统的试验方法来准确获得和描述其混合区内流体流动特性，使其目前的设计和运行调控尚缺乏科学性。……