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송평섭,강용,이찬기,김상우,강태규 한국공업화학회 2002 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2002 No.0
삼상 역 유동층이 그 산업적 응용분야인 폐수처리나 생물공학 및 생화학 분야의 반응기나 접촉공정으로 사용되기 위해서는 이들 반응기나 접촉공정의 설계나 scale-up·운전조건의 결정 및 처리량의 결정 등에 대한 공학적 정보가 매우 긴요하다. 이를 위해서 직경이 0.152 미이고 높이가 2.5 미인 삼상 역 유동충에서 물질전달특성에 대한 연구를 수행하였다. 또한, 기체유속과 액체유속이 물질전달에 미치는 영향을 고찰하기 위해 압력강하, 층팽창, 상체류량 같은 수력학적 특성을 검토하였다. 물과 여과된 압축공기 그리고 밀도가 877.3 kg/m3, 직경이 4 mm인 저일도 폴리프로필렌을 각각 액체, 기체 및 고체상으로 사용하였다. 액체최소유동화속도와 각 상의 체류량은 압력강하 분포자료로부터 정압강하법에 의해 결정하였다. 삼상 역 유동층에서 물질전달계수는 기체의 유속이 증가함에 따라 증가하였으나 액체의 유속 및 층공극률의 변화에 따라서는 감소함을 나타내었다.
송평섭,강용,김상돈,김상우,김현태 한국화학공학회 2002 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.40 No.4
직경이 0.152m이고 높이가 2.5m인 호기성 삼상 역 유동층에서 기체 체류량과 액상의 축방향 혼합 그리고 기체-액체 부피 물질전달특성에 대한 연구를 수행하였다. 기체와 액체의 유속 그리고 유동입자의 종류(유동입자의 밀도)가 기체 체류량, 액상의 축방향 혼합계수 그리고 기체-액체 부피 물질전달계수에 미치는 영향을 결정하였다. 물과 여과된 압축공기 그리고 밀도가 877.3㎏/㎥ 및 966.6㎏/㎥인 직경이 0.004m인 구형의 저밀도 폴리프로필렌입자와 폴리에틸렌 입자를 각각 액체, 기체 그리고 유동 고체상으로 사용하였다. 삼상 역 유동층에서 기체 체류량은 압력강하 분포자료로부터 정압강하법에 의해 결정하였으며, 액상의 축방향 분산 계수와 기체-액체 부피 물질전달계수는 액상의 축방향 용존산소 농도분포를 이용하여 축방향 분산모델에 의해 결정하였다. 호기성 삼상 역 유동층에서 기체 체류량과 액상의 축방향 분산계수 그리고 기체-액체 부피 물질전달계수는 기체 및 액체유속이 증가함에 따라 증가하는 경향을 나타내었으며, 기체 유속의 영향이 액체 유속의 영향에 비해 더 크게 나타났다. 같은 유동조건에서 고체의 밀도가 큰 폴리에틸렌 입자의 경우가 폴리프로필렌을 유동입자로 사용할 경우에 비해 기체 체류량과 액상의 축방향 분산계수 그리고 기체-액체 부피 물질전달계수가 큰 값을 나타내었다. 호기성 상상 역 유동층에서 기체 체류량, 액상의 축방향 분산계수 그리고 기체-액체 부피 물질전달계수는 기체 및 액체의 유속 그리고 유동입자 밀도의 상관식으로 각각 나타낼 수 있었다. Gas holdup, axial dispersion coefficient of liquid phase and gas-liquid mass transfer characteristics have been investigated in a aerobic three-phase inverse fluidized bed whose diameter and height are 0.152m and 2.5m, respectively. Effects of gas and liquid velocities and particle density(particle kind) on the gas holdup, axial dispersion coefficient of liquid phase and volumetric gas-liquid mass transfer coefficient have been determined. Tap water, filtered compressed air and low density polypropylene particle(p_s=877.3㎏/㎥, d_p=0.004m) or polyethylene particle(p_s=966.6㎏/㎥, d_p=0.004m) have been used as a liquid, gas and fluidized solid phase, respectively. The gas holdup has been obtained from the pressure drop profiles by means of static pressure drop method, and the axial dispersion coefficient of liquid phase and volumetric gas-liquid mass transfer coefficient have been determined by means of axial dispersion model from the knowledge of axial profile of dissolved oxygen concentration. It has been found that the gas holdup, axial dispersion coefficient and volumetric gas-liquid mass transfer coefficient have increased with increasing gas and liquid velocities, but the effects of gas velocity have been dominant in aerobic three phase inverse fluidized beds. In the beds of polyethylene particle(relatively heavier particle) the values of ε_G, Dz and k_L a have exhibited higher than those in the beds of polypropylene particles(relatively lighter particle). The values of gas holdup, axial dispersion coefficient and gas-liquid mass transfer coefficient have been well correlated in terms of gas and liquid velocities and particle density.