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翼型桨叶片尾涡结构的PIV实测与LES模拟研究

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过程工程学报 2011年第4期11卷 541-548页

作者：蔡清白戴干策上海华谊集团技术研究院上海200241 华东理工大学化学工程联合国家重点实验室上海200237

在塔径383mm、高径比为1的翼型桨搅拌反应器内,采用粒子图像测速(PIV)技术和大涡模拟(LES)研究了一种翼型桨的叶片尾涡结构.对比二维PIV技术测定的翼型桨搅拌反应器平均速度场数据,验证了LES方法的可靠性.并通过叶片端的速度矢量场、叶... 详细信息

在塔径383mm、高径比为1的翼型桨搅拌反应器内,采用粒子图像测速(PIV)技术和大涡模拟(LES)研究了一种翼型桨的叶片尾涡结构.对比二维PIV技术测定的翼型桨搅拌反应器平均速度场数据,验证了LES方法的可靠性.并通过叶片端的速度矢量场、叶片区内的涡量大小及湍动能分布清楚地识别了翼型桨叶片尾涡结构.发现该叶片尾涡为单涡结构,其尾涡轴心轨迹几乎就在桨叶尖划过的圆柱面上.此外,还探讨了叶片尾涡对湍动能分布、湍流特性等的影响,表明最大无因次湍动能k/Vtip2约为0.04～0.06,其位置约在0.5

关键词：翼型桨粒子图像测速大涡模拟叶片尾涡

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浅层气液两相鼓泡塔非线性混沌特征

华东理工大学学报（自然科学版） 2008年第4期34卷 461-466,490页

作者：沈春银蔡清白戴干策华东理工大学化学工程国家重点实验室上海200237

研究了内径383mm、高径比（H／D）为1～3、多管布气的浅层气液两相鼓泡塔内的压力波动信息的非线性混沌特性。通过差值准相空间构造吸引子法确定重构相空间的时间延迟。探讨了不同高径比、不同轴向位置下表观气速对非线性混沌特性的影... 详细信息

研究了内径383mm、高径比（H／D）为1～3、多管布气的浅层气液两相鼓泡塔内的压力波动信息的非线性混沌特性。通过差值准相空间构造吸引子法确定重构相空间的时间延迟。探讨了不同高径比、不同轴向位置下表观气速对非线性混沌特性的影响。鼓泡塔不同区域的奇怪吸引子结果表明：对于HD≤3的气相多管分布的浅层鼓泡塔，沿轴向可区分为下部气泡分裂区、中部分裂与凝并过渡区和上部分裂凝并平衡区。鼓泡塔中存在小尺度的气泡运动、中尺度的气泡涡旋运动和大尺度的涡旋流动。其混沌特征参数具有多值性。高频小尺度的气泡破碎凝并的复杂非线性动力学运动特征。需要3～4个参数加以描述；鼓泡塔上部气泡运动的规则性加强。动力学描述所需参数减少至2～3个；Kolmogorov关联熵在uk=0．15～0．25m/s内存在极小值。表观气速可以得到优化。

关键词：浅层鼓泡塔非线性压力波动混沌多尺度

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大直径浅层鼓泡塔的混合时间

化学反应工程与工艺 2009年第1期25卷 23-28页

作者：蔡清白沈春银戴干策华东理工大学化学工程联合国家重点实验室上海200237

在塔径786 mm和高径比1.5的浅层鼓泡塔内,研究了气体分布器结构对混合时间的影响。实验中选用的气体分布器为单管和不同分布形式的四管分布器,表观气速为0.014～0.2 00 m/s,采用电导脉冲法沿轴向不同位置测定了液体混合时间。结果表明,... 详细信息

在塔径786 mm和高径比1.5的浅层鼓泡塔内,研究了气体分布器结构对混合时间的影响。实验中选用的气体分布器为单管和不同分布形式的四管分布器,表观气速为0.014～0.2 00 m/s,采用电导脉冲法沿轴向不同位置测定了液体混合时间。结果表明,单管分布器气含率较四管分布器要小;四管分布器的通气管分布形式对混合时间有很大影响,当分布环直径与塔径比(d/D_T)为0.25时,混合时间最短;当d/D_T为0.55时,混合时间最长;而d/D_T为0.37和0.75时介于两者之间,数值与单管接近。并采用多级循环模型分析计算了不同操作条件下的模型参数一级数S和级间质量交换速率uB,预测的混合时间与实验结果吻合较好。

关键词：浅层鼓泡塔气体分布器气含率混合时间多级循环模型

Flooding Characteristics of Hydrofoil Impeller in a Two- and Three-phase Stirred Tank

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Chinese Journal of Chemical Engineering 2010年第3期18卷 355-361页

作者：蔡清白戴干策 State Key Laboratory of Chemical Engineering East China University of Science and Technology Shanghai 200237 China

The flooding characteristics of hydrofoil impeller were systematically investigated in a two-and three-phase 383 mm i.d. stirred tank operated on air, water and spherical glass beads. The volumetric solid concen-tration Cs was varied from 0 to 25%. And the superficial gas velocity Ug was at the range of 0-0.096 m·s-1. A fast and objective method for identifying flooding point NF is developed based on the statistical analysis of the pressure fluctuation signals. It is found, the effect of solid concentration on the flooding point NF depends on the gas velocity. At the lower gas velocity (Ug = 0.010 m·s-1), the solid concentration has only a minor effect. However, it displays a very significant effect on the flooding point NF at the medium and high gas velocity. The flooding point NF linearly increases with the gas velocity Ug, at lower solid concentration (Cs = 0, 10%). When Cs = 20%, the behavior of NF versus Ug becomes more complex. The correlations of the flooding characteristics in the slurry stirred tank are proposed by considering the solid concentration effect.

关键词： flooding point NF flooding/loading transition hydrofoil impeller power spectra analysis

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异丁醛加氢动力学中产物异丁醇的色谱分析法

化学世界 2012年第4期53卷 208-210页

作者：程双蔡清白原宇航上海华谊集团技术研究院上海200241

以正丙醇为内标,用气相色谱法测定异丁醛加氢产物异丁醇的含量。异丁醇的标准曲线表明其和内标正丙醇的质量比与二者相应特征峰的峰面积之比有较好的线性关系,相关系数达0.99以上,重现性和准确性相对误差均小于3%。该方法准确可靠,内标... 详细信息

以正丙醇为内标,用气相色谱法测定异丁醛加氢产物异丁醇的含量。异丁醇的标准曲线表明其和内标正丙醇的质量比与二者相应特征峰的峰面积之比有较好的线性关系,相关系数达0.99以上,重现性和准确性相对误差均小于3%。该方法准确可靠,内标廉价、易得、稳定,能满足科学研究和工业生产的需要。

关键词：内标正丙醇气相色谱异丁醇

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ECT研究浅层鼓泡塔中的气含率行为

华东理工大学学报（自然科学版） 2010年第2期36卷 157-164页

作者：蔡清白沈雪松沈春银戴干策华东理工大学化学工程联合国家重点实验室上海200237

在内径0.14 m的浅层鼓泡塔内采用电容层析成像技术（ECT）研究了孔口气速和孔径大小对鼓泡塔气含率行为的影响。实验选用空气-去离子水体系,在轴向高度4.75、17.75 cm处同时测定气含率曲线,孔口气速范围为4~186 m/s。以单管为气体分布器... 详细信息

在内径0.14 m的浅层鼓泡塔内采用电容层析成像技术（ECT）研究了孔口气速和孔径大小对鼓泡塔气含率行为的影响。实验选用空气-去离子水体系,在轴向高度4.75、17.75 cm处同时测定气含率曲线,孔口气速范围为4~186 m/s。以单管为气体分布器,开孔率和孔径范围分别为0.14%~1.31%和5.3~16.0 mm。实验结果表明：气含率随气速的增大而增大;当孔径d0=10.5 mm,孔口气速大于19 m/s时,气含率曲线斜率发生变化,一定程度上表明此时的流型由鼓泡流开始向射流转变;在相同孔口气速下,气含率随孔径的增大而增大,且能谱图主频大小和谱宽也随孔径的增大而增大;得到了鼓泡过程中流型转变孔口气速uN,trans,发现uN,trans随孔径增大而减小,并对比文献认为对于空气-水体系,d0=10 mm可能是区分大小孔径的合理标准。

关键词：浅层鼓泡塔气含率气体分布器快速傅里叶变换电容层析成像

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异丁醛加氢制异丁醇宏观动力学研究

化学反应工程与工艺 2012年第1期28卷 37-43,49页

作者：程双蔡清白张新平原宇航张春雷上海华谊集团技术研究院上海200241

在内循环无梯度反应器中研究了铜系催化剂上异丁醛加氢的反应性能,实验采用工业原粒度φ6 mm×6 mm柱状催化剂。实验条件为温度130～180℃,压力为0.3～0.8 MPa,液体空速为1.5～4 h-1,考察了反应温度、压力和液体空速对异丁醛加氢反应的... 详细信息

在内循环无梯度反应器中研究了铜系催化剂上异丁醛加氢的反应性能,实验采用工业原粒度φ6 mm×6 mm柱状催化剂。实验条件为温度130～180℃,压力为0.3～0.8 MPa,液体空速为1.5～4 h-1,考察了反应温度、压力和液体空速对异丁醛加氢反应的影响。结果表明,反应温度和压力升高,异丁醇收率增大;液体空速增大,异丁醇收率减小。选取各组成以分压表示的异丁醛加氢反应的幂函数动力学模型,根据测定的30套动力学数据,运用非线性最小二乘法,通过计算机数值模拟确定动力学参数,异丁醛加氢制备异丁醇的表观活化能Ea为15.89 kJ/mol,对异丁醛和H2分压的反应级数分别为0.16和0.30。残差分析和统计检验表明,动力学模型是适定的。

关键词：异丁醛加氢宏观动力学铜系催化剂

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乙烯利酯化搅拌反应器的改进与模拟优化

化工装备技术 2012年第2期33卷 1-4页

作者：蔡清白原宇航上海华谊集团技术研究院

利用计算流体力学(CFD)技术对乙烯利酯化搅拌釜内流场进行了模拟研究,对比了工业酯化釜和新酯化釜的气体分散效果等反应器性能。结果表明,工业酯化釜因桨叶形式不当、桨间距过小等原因,气体分散效果很差;新改进的酯化釜依照工艺要求,调... 详细信息

利用计算流体力学(CFD)技术对乙烯利酯化搅拌釜内流场进行了模拟研究,对比了工业酯化釜和新酯化釜的气体分散效果等反应器性能。结果表明,工业酯化釜因桨叶形式不当、桨间距过小等原因,气体分散效果很差;新改进的酯化釜依照工艺要求,调整了桨叶结构,增加了挡板,使气体分散效果得到明显改善,反应器液层空间得到有效利用。模拟研究结果可为工业酯化釜装置的技术改进提供一定的指导。

关键词：搅拌釜乙烯利计算流体力学气体分散模拟优化

CFD优化大型浅层鼓泡塔管式气体分布器结构

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中国科技论文在线 2008年第12期3卷 890-896页

作者：李光杨晓钢蔡清白戴干策华东理工大学反应器国家重点实验室上海200237 School of Science and Technology Glyndwr University Wrexham LL11 2AW UK

分布器结构影响大型浅层鼓泡塔反应器性能,采用CFD模拟研究了5种四管气体分布器,各分布器的通气管均匀布置在不同的分布环上(0.3/0.4/0.5/0.6/0.7*DT),模拟采用了双流体方法和多气泡簇MUSIG模型。文中较全面的考察了高表观气速下(Ug=0.1... 详细信息

分布器结构影响大型浅层鼓泡塔反应器性能,采用CFD模拟研究了5种四管气体分布器,各分布器的通气管均匀布置在不同的分布环上(0.3/0.4/0.5/0.6/0.7*DT),模拟采用了双流体方法和多气泡簇MUSIG模型。文中较全面的考察了高表观气速下(Ug=0.1m/s)管式分布器分布环直径对反应器流型、相含率、液速、湍b流、气泡大小以及混合时间的影响;模拟结果表明整体气含率和混合时间均随环径比先增大后减小,气含率的最佳环径比在0.4左右,而混合时间最大值出现在0.5d/DT附近,当环径比小于时0.5,鼓泡塔内为单循环流动,大于此值,鼓泡塔内将形成双循环流动,不利于混合。

关键词：计算流体力学分布器结构优化 CFD模拟浅层鼓泡塔管式分布器