Изобретение относится к области разделения газовых смесей и изотопов и может быть использовано в атомной, газоперерабатывающей, металлургической и химической промышленностях. Известен способ разделения газовых смесей и изотопов инжектированием смеси газов или изотопов, подлежащих разделению, в поток газа-«осителя с последующим пропусканием газовой смеси через одно или несколько сопел, которые служат для ускорения потока, и вьщеле- нием обогащенной нужнык компонентом части потока скиммером l . Устройство для осуществления этого способа содержит вакуумную камеру, канал для ввода газа-носителя, размещенн на его кромке симметрично под острым углом к его оси каналы-сопла для инжекиии разделяемой смеси и устройство для отбора отделенного компонента скиммер, размещенный напротив канала для ввода газа-носителя. Наиболее близким к предлагаемому способ по технической сущности и достигаемому результату является способ разделения газовой смеси и изотопов инжектированием смеси газов или изотопов, подлежащих разделению, в поток гвза-41о сятеля с последуюишм пропусканием газовой сМеси через сопло, ускоряющее поток до сверхзвуковых скоростей, и вь делением обогащенной нужным компонентом части потока скиммером 12 . Недостатком указанных способов является необходимость применения миниатюрных, хорошо профилированных сопел, а также вьюокие требования к юстировке положения сопел и скиммеров. Цель изобретения - упрощение аппаратурного оформления процесса. Цель достигают инжектированием смеси газов или изотопов, подлежащих разделению, в поток газа-«оситёля 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 расходятся, увеличивается масштаб пространст венного разделения смеси, что упрощает установку заборника смеси скиммера. Таким образом, отличие предлагаемого способа от известных заключается в про странственном разделении и отборе необходцмого комонента .в поле свободной сверхзвуковой струи лёгкого газа-носите и следовательно, не требует использова ния сопла. Отличие устройства, осуществляющего предлагаемый способ состоит в том, что каналы для инжекнии разделяемой смеси расположены перпендикулярно каналу для ввода газа-носителя, при этом D/d 0 , -диаметр канала ввода газа-носи теля; -диаметр канала инжек1ши разделяемой смеси; П - плотность разделяемой смеси; П р - пло-тасость газа-носителя; m - масса молекулы газа-носителя; М - средняя масса молекул разделяемой смеси; X - расстояние скиммера от канала ввода газа-носителя. На фиг. 1 представлено устройство для осуществления способа разделения газовых смесей и изотопов; на фиг. 2 - зависимость достигаемого коэффициента разделения воздуха от поперечной координаты; на фиг. 3 - зависимость достигаемого коэффициента разделения изотопов серы от поперечной координаты. Устройство содержит центральный канал 1 для ввода газа-носителя, перпендикулярные ему каналы 2 для инжекшга разделяемой 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 - разделяемую смесь. При расширении потока разделяемой смеси и газа- юсителя в вакуум образуется свободная струя. В сверхзвуковой ее части устанавливают скиммер 3, который может перемешаться. 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. Расстояние 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 условиях 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 разделяемой газовой смеси, должна быть значительно меньше ширины канала для подачи газа-носителя, что обеспечивает отсутствие столкновения молекул разделяемых тяжелых молекул между собой и, одновременно, минимальное воздействие тяжелых молекул на струю легкого газа, что обеспечивает отсутствие газодинамического возмущения (Нагрева струи). Это обеспечивается при соблюдении условия ,, где D - диаметр канала для ввода газа-носителя, диаметр канала инжекиии разделяемой смеси, плотность разделяемой смеси, плотность газа-носителя, масса молекулы газа-носителя, средняя масса молекул разделяемой смеси, поскольку М 77 т. Максимальное разделение получается при.наличии газодинамического охлаждения в поле свободной струи. Из газодинамики известно, что отношение Т(х)/Г для данной смеси газов есть функция расстояния x x/D , где TQI Т(х) темпера-пфа газа в камере сопла и на расстоянии х от шели соответственно. Для плоской струи при X 5, как известно из газовой динамики свободной струи, течение становится гиперзвуковым. При Тр в 4ОО К Т и далее лишь слабо убывает. Эксперименты под-
твердили, что при неизменных условиях в источнике коэффициент разделения для данного отбора перестает увеличивать при увеличении расстояния от канала ввода газа-носителя до скиммера больших, 5 чем 5 D .
Формула изобретения 1. Способ разделения газовых смесей и изтопов инжектированием смеси или изотопов, подлежащих .разделению, в поток газа-носителя с последукшшм созданием сверхзвуковой струи и отбором необходимого компонента, отличающийся тем, что, с целью упро (щения аппаратурного оформления процесса, пространственное раза/ёпеияе и отбор необходимого компонента проводят в -струе, образующейся при свободном расширении потока в вакуум. 2. Устройство для осуществления спо соба разделения газовых смесей и изото пов, содержащее вакуумную камеру, канал для ввода газа-носителя, размещенные на его кромке симметрично каналы для инжекшш разделяемой смеси и ским-
мер ддя отрбора отделенного компонента, отличающееся тем, что каналы для инжекции разделяемой смеси рао I положены перпендикулярю каналу для ввода газа-яосителя, при этом
D/cl nc|nrJ.c« ,
I n D - диаметр канала ввода газаносителя;d - диаметр канала инжекшга разделяемой CMeciQ HC. - плотность разделяемой .смеси; Пр - плотнофть газа-яосител m - масса молекулы газа-яоситеМ - средняя масса молекул раздеяяемоЛ смеси; X - расстояние скиммера от кана- , ла ввода газаняосителя. Источники информашш, н1ггые во вш1мание при экспертизе . Патент ВелякоС итанни№ 1468844, В О1 D 59/18, ЗО.О3.77. . Патент США № 3788038, В 01 С 59/ОО, 29.01.74 (прото.
