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목적 : 본 연구에서는 실제 정수처리에 적용되고 있는 외압식 저압막(정밀여과막, Microfiltration) 여과 공정을 대상으로 각 모듈로 유입되는 유량의 균등 정도를 실측하고, 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics, CFD)를 이용하여 그 원인을 밝히고자 하였다.
방법 : 본 연구에서는 막 모듈배관에서 각 모듈로 유입되는 유량을 측정하기 위해 이동형 초음파 유량계를 사용하였으며, 이를 검증하기 위해 전산유체역학 기법을 이용하였다.
결과 및 토의 : 초음파 유량계를 이용한 실측과 CFD 모사 결과로부터 헤더 배관 끝단에 위치한 분지관으로부터의 유출 유량이 유입구 근처의 분지관 유량보다 3배 높았다. 그 이유는 각 막 모듈 사이에서 발생하는 차압이 헤더파이프 끝으로 갈수록 더 높았기 때문이다.
결론 : 지관의 단면적의 합과 헤더 배관의 통수 단면적의 비를 약 80배 정도 감소할 경우 각 분지관에서 막 모듈로 유입되는 유량이 거의 균등한 것을 확인 할 수 있었다. 또한 관내 흐름이 천이류 및 층류인 경우(Reynolds No.가 대략 4,000이하) 각 분지관에서 막 모듈로 유입되는 유량을 균등화 시킬 수 있을 것으로 판단할 수 있다.
방법 : 본 연구에서는 막 모듈배관에서 각 모듈로 유입되는 유량을 측정하기 위해 이동형 초음파 유량계를 사용하였으며, 이를 검증하기 위해 전산유체역학 기법을 이용하였다.
결과 및 토의 : 초음파 유량계를 이용한 실측과 CFD 모사 결과로부터 헤더 배관 끝단에 위치한 분지관으로부터의 유출 유량이 유입구 근처의 분지관 유량보다 3배 높았다. 그 이유는 각 막 모듈 사이에서 발생하는 차압이 헤더파이프 끝으로 갈수록 더 높았기 때문이다.
결론 : 지관의 단면적의 합과 헤더 배관의 통수 단면적의 비를 약 80배 정도 감소할 경우 각 분지관에서 막 모듈로 유입되는 유량이 거의 균등한 것을 확인 할 수 있었다. 또한 관내 흐름이 천이류 및 층류인 경우(Reynolds No.가 대략 4,000이하) 각 분지관에서 막 모듈로 유입되는 유량을 균등화 시킬 수 있을 것으로 판단할 수 있다.
목차
1. 서론
2. 연구 방법
3. 결과 및 토의
4. 결론
References
참고문헌 (16)
참고문헌 신청
C. W. Kim, S. M. Yoon, S. S. Kim, J. E. Kim, N. S. Park, A study on the appropriateness evaluation of membrane module piping design using CFD simulation technique, J. Korean Soc. Environ. Eng., 40(3), 103-110(2018).
Y. L. Li, K. L. Tung, CFD simulation of fluid flow through spacer-filled membrane module: selecting suitable cell types for periodic boundary conditions, Desalination, 233(1-3), 351-358(2008).
B. G. Ko, J. H. Na, D. H. Nam, K. H. Kang, C. Y. Lee, Fouling mitigation for pressurized membrane of side-stream MBR process at abnormal operation condition, J. Korean Soc. Environ. Eng., 38(6), 323-328(2016).
J. Hokins, S. A. Deowan, V. Panten, A. Figoli, R. R. Huang, E. Drioli, Membrane bioreactor (MBR) technology- a promising approach for industrial water reuse, Procedia Eng., 33, 234-241(2012).
Y. T. Ahn, S. T. Kang, B. U. Bae, C. Y. Lee, W. T. Lee, Direct measurement of cake fouling potentials by powdered activated carbon during microfiltration of surface water, Desalin. Water Treat., 57(16), 7449-7455(2016).
Y. L. Li, K. L. Tung, CFD simulation of fluid flow through spacer-filled membrane module: selecting suitable cell types for periodic boundary conditions, Desalination, 233(1-3), 351-358(2008).
B. G. Ko, J. H. Na, D. H. Nam, K. H. Kang, C. Y. Lee, Fouling mitigation for pressurized membrane of side-stream MBR process at abnormal operation condition, J. Korean Soc. Environ. Eng., 38(6), 323-328(2016).
J. Hokins, S. A. Deowan, V. Panten, A. Figoli, R. R. Huang, E. Drioli, Membrane bioreactor (MBR) technology- a promising approach for industrial water reuse, Procedia Eng., 33, 234-241(2012).
Y. T. Ahn, S. T. Kang, B. U. Bae, C. Y. Lee, W. T. Lee, Direct measurement of cake fouling potentials by powdered activated carbon during microfiltration of surface water, Desalin. Water Treat., 57(16), 7449-7455(2016).
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