고농도 분진환경에 적용하기 위한 고열회수율을 갖는 공기교환기술개발 = Development of Ventilation Technique with High Rate of Heat Recovery for Dense Particle

국문 초록 (Abstract)

2 단 선회류약화기의 기하치수비와 가스 입구속도에 따른 원심력집진기에서의 압력 손실과 집진효율에 대한 2 단 선회류약화기의 효과를 결정하였다. 압력손실은 가스 입구속도가 증가할수록 증가하지만, 부진부하가 증가할수록 감소하였다. 구조 변형된 원심력집진기의 집진효율은 가스 입구속도가 17 m/s(=분리속도의 1.7배)까지는 증가 하지만 , 그 이상의 속도에서는 서서히 감소하였다. 원심력집진기를 난류혼합의 3 지역으로 분할하여 유도된 Dietz 모델은 Leith와 Licht의 모델보다는 본 연구의 실험결과 와 잘 일치하였다. 또한 최적의 2 단 선회류약화기의 기하치수비가 13 cm I.D. x 26 cm L됨을 총괄집진효율에서 도출할 수 있었다. 입자상물질의 체류시간 분포와 혼합 에 대한 정보는 원심력집진기의 확장이나 변형을 위한 설계정보를 제공하기 위한 압력손실이나 집진효율에 부가적으로 필요하다. 그래서 본 연구의 목적은 원심력집진기 에서 입자상물질의 체류시간 분포와 역혼합의 결정이다. 원심력집진기에서 분산상 흐름은 기체상과 고체상으로 공기와 glass beads (평균입경 크기 = 122㎛)를 사용하였다. 원심력집진기에서 입자상물질의 체류시간 분포와 역혼합에 대한 가스 유입속토(8 - 22 m/s)와 2 단 선회류약화기의 기하치수비(직경과 길이)의 효과들을 결정하였다. 고체상 물질의 체류시간 분포는 가스 유입속도와 2 단 선회류약화기의 직경 및 길가 증가할수록 폭이 넓어졌다. 일반 원심력집진기와 2 단 선회류약화기를 갖는 원심 력집진기에서 평균 체류시간은 가스 유입속도와 직경이 증가할수록 증가하였다. 입자 상물질의 역혼합은 가스 유입속도에 따라 지수적으로 감소하였으며, 감소형태는 일반 공업용 원심력집진기보다 2 단 선회류약화기를 갖는 원심력집진기에서 더욱 가파르게 나타났다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The effect of the two stage vortex finder on the collection efficiency and pressure drop in a cyclone with a gas inlet velocity and geometric ratio of a two stage vortex finder was determined. Pressure drop increases with gas inlet velocity and decreases with solid loading. Collection efficiency of cyclone with two stage vortex finder increases with gas inlet velocity up to 17 m/s(= 1.7 times the saltation velocity, and there-after decreases with increasing gas inlet velocity. The Dietz model, derived from the assumption that a cyclone is separated into three zones with turbulent mixing within the zones with between them, predicts the experimental collection data of the present study more closely than the model of Leith and Licht. Information on solid residence time distribution and mixing is needed in addition to cyclone pressure drop and collection efficiency data provide the design information for scale up and modification of cyclone. Therefore, the objective of this work is the determination of distribution and back mixing of solid material in cyclone. Dispersion phase in a cyclone flow was used air and glass beads(average diameter = 112 ) as gas phase. Effects of gas velocity(8 ~ 22 m/s) and geometry ratio(diameter and length) of two stage vortex finder on solid residence time distribution and back mixing in a cyclone with two stage vortex finder and conventional cyclone have been studied. Solid residence time distribution was broadened with increasing gas inlet velocity and the diameter and length of two stage vortex finder. Average residence time of glass beads in conventional cyclone and two stage vortex finder cyclone increases with gas inlet velocity and diameter of two stage vortex finder. Back mixing of solid material in cyclone decreases exponentially with gas inlet velocity and the shape of descent is steeper for the two stage vortex finder than the conventional cyclone.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서론
• 1.1. 개요
• 1.2. 원심력집진기의 원리 및 응용
• 1.3. 전처리용 집진장치의 연구 목적
• 2. 이론적 배경
• 2.1. 원심력집진기에서 기-고체 운동
• 2.2. 원심력집진의 집진모델 해석
• 2.3. 분산모델과 모멘템 해석
• 3. 실험장치 및 방법
• 3.1. 실험장치
• 3.2. 고체입자의 주입부 및 추적자 주입부
• 3.3. 체류기간 분포를 측정하기 위한 원추형 튜브
• 3.4. 실험변수
• 3.5. 실험방법
• 4. 결과 및 토론
• 4.1. 2단 선회류약화기를 갖는 원심력집진기에서 압력강하
• 4.2. 2단 선회류약화기를 갖는 원심력집진기의 부분 집진효율
• 4.3. 2단 선회류약화기를 갖는 원심력집진기의 총괄 집진효율
• 4.4. 2단 선회류약화기를 갖는 원심력집진기의 입자 체류 시간
• 5. 결론
• 6. 참고문헌