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Ploughshare Mixer 의 Plough 형상과 배치에 따른 혼합 성능 분석
나승준(S. J. Na),전의식(E. S. Jeon) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.5월
고체 입자의 균일한 혼합은 많은 산업에서 가장 기본적이며 중요한 단위 작업 중 하나이다. Ploughshare Mixer는 고체 입자를 혼합하기 위해 하나 이상의 구부러진 모양의 Plough를 원통형 용기 내에서 회전시키는 장치이다. Plough의 형상과 배치는 고체 입자의 균일한 혼합에 중요한 영향을 미친다. 본 논문에서는 Plough 형상과 배치에 따라 Ploughshare Mixer의 혼합 성능을 분석하였다. 구조 매개변수는 Plough Blades의 Sweep Angle (γ), Plough의 축 방향 Pitch (p) 및 Plough의 원주 방향 Angular Offset (α)로 설정하였다. 구조 매개변수에 따른 혼합성능 예측을 위하여 DEM 시뮬레이션을 수행하였다. Ploughshare Mixer의 사용 조건은 RPM 은 40으로 설정하였고, 실제 고체입자크기는 ㎛사이즈이나 해석 환경을 고려하여 기존 대비 100 배 확대하여 mm 사이즈로 해석을 수행하였다. 매개변수에 따른 혼합 성능 평가는 질량 유량(Mass Flow)과 레이시 계수(Lacey Index)로 분석하였다. 혼합성능 향상을 위한 매개변수 최적화를 수행하기 위하여 실험계획법인 반응표면분석법을 사용하였다. 반응표면분석법으로 최적화된 Plough의 형상과 배치 조건을 Ploughshare Mixer에 적용하여 모델링한 후 DEM 해석을 수행하였다. 기존모델과 실험계획법으로 도출된 결과값 그리고 최적화된 결과값을 비교분석한 결과 최적화된 Ploughshare Mixer가 기존 Mixer 보다 더 나은 혼합 성능을 제공하였다.