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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 張赫相
- 발행연도
- 2015
- 저작권
- 영남대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수7
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산업공정에서 입자상 오염물질을 제거하기 위해 여러 종류의 집진장치가 사용된다. 그 중 사이클론 집진장치의 경우 관리가 용이하며 설치비용이 저렴한 장점을 가지고 있어 고성능 집진장치의 로딩부하를 줄이기 위한 전처리 장치로 주로 사용되고 있다. 또한, PFBC(Pressurized Fluidized-Bed Combustor)와 같은 고온의 배가스를 배출하는 공정에서 사용가능한 강점을 가지고 있어 고온 배가스 처리용으로 주로 사용된다.
본 연구에서는 사이클론 집진장치의 운전 조건과 형상에 따른 내부 유동 패턴과 집진효율의 관계를 평가하고 최적 설계를 제안하기 위하여 Stairmand(1951) 고효율 설계를 기반으로 전산해석을 실시하였다. 전산해석을 실시하기에 앞서 선행 연구자의 실험과 전산해석을 비교함으로써 해석 결과의 신뢰성을 확보하였다.
전산해석 결과 출구의 길이는 1.3, 직경은 0.4의 비율에서 가장 높은 집진효율을 나타내었다. 길이를 연장해줌으로써 정확한 소용돌이 경계가 형성되어 외부 소용돌이 영역에서 내부 소용돌이 영역으로 유입되던 입자의 수가 줄었고, 직경을 줄일 경우 소용돌이 폭이 넓어져 원활한 유동이 가능하기 때문으로 판단된다. 입구는 기존의 형상에서 유동 균일화를 위해 배플을 설치할 시 오히려 집진효율이 감소하는 악영향을 미치는 것으로 나타났으며, 입구가 집진장치 몸체의 바깥에 위치할 경우 더욱 높은 효율이 나타났다. 더스트 박스는 기존의 비율인 0.375에서 가장 높은 효율을 가지는 것으로 나타났다. 유입된 가스를 출구로만 배출하지 않고 더스트 박스로 나뉘어 배출해 줄 경우 효율이 증가 하였지만 전체 유량의 0.03이상으로 유출 시킬 경우 효율이 다시 감소하는 경향을 나타내었다.
전체 해석에서 가장 높은 집진효율을 나타내는 치수를 기반으로 레이놀즈 수에 따른 절단직경, 소모동력을 예측하기 위해 해석을 실시하였다. 전산해석 결과 두 요소 모두 0.99이상의 상관계수를 가지는 것으로 나타났다. 이 식을 통해 집진장치 설계 전 두 요소를 예측할 수 있을 것으로 판단된다.
본 연구에서는 사이클론 집진장치의 운전 조건과 형상에 따른 내부 유동 패턴과 집진효율의 관계를 평가하고 최적 설계를 제안하기 위하여 Stairmand(1951) 고효율 설계를 기반으로 전산해석을 실시하였다. 전산해석을 실시하기에 앞서 선행 연구자의 실험과 전산해석을 비교함으로써 해석 결과의 신뢰성을 확보하였다.
전산해석 결과 출구의 길이는 1.3, 직경은 0.4의 비율에서 가장 높은 집진효율을 나타내었다. 길이를 연장해줌으로써 정확한 소용돌이 경계가 형성되어 외부 소용돌이 영역에서 내부 소용돌이 영역으로 유입되던 입자의 수가 줄었고, 직경을 줄일 경우 소용돌이 폭이 넓어져 원활한 유동이 가능하기 때문으로 판단된다. 입구는 기존의 형상에서 유동 균일화를 위해 배플을 설치할 시 오히려 집진효율이 감소하는 악영향을 미치는 것으로 나타났으며, 입구가 집진장치 몸체의 바깥에 위치할 경우 더욱 높은 효율이 나타났다. 더스트 박스는 기존의 비율인 0.375에서 가장 높은 효율을 가지는 것으로 나타났다. 유입된 가스를 출구로만 배출하지 않고 더스트 박스로 나뉘어 배출해 줄 경우 효율이 증가 하였지만 전체 유량의 0.03이상으로 유출 시킬 경우 효율이 다시 감소하는 경향을 나타내었다.
전체 해석에서 가장 높은 집진효율을 나타내는 치수를 기반으로 레이놀즈 수에 따른 절단직경, 소모동력을 예측하기 위해 해석을 실시하였다. 전산해석 결과 두 요소 모두 0.99이상의 상관계수를 가지는 것으로 나타났다. 이 식을 통해 집진장치 설계 전 두 요소를 예측할 수 있을 것으로 판단된다.
목차
요약문 ⅰ목차 ⅱList of Tables ⅳList of Figures ⅴNomenclature ⅶ1 장. 서 론 11.1 연구배경 11.2 연구목적 22 장. 문헌 고찰 52.1 사이클론 집진장치 52.1.1 사이클론 집진장치의 작동원리 52.1.2 사이클론 집진장치의 사용목적에 따른 분류 62.2 전산유체역학 93 장. 연구 방법 103.1 지배방정식 103.1.1 연속 방정식(continuity equation) 103.1.2 운동량 방정식(momentum equation) 103.1.3 난류 방정식(turbulence equation) 113.2 Discrete Phase Model 123.1.1 Particle motion theory 123.1.2 Laws for drag coefficients 133.3 해석모델 143.3.1 온도에 따른 집진효율 143.3.2 출구 길이에 따른 집진효율 193.3.3 출구 직경에 따른 집진효율 213.3.4 입구 형상에 따른 집진효율 233.3.5 더스트 박스 직경에 따른 집진효율 253.3.6 출구 유량 비율에 따른 집진효율 273.3.7 레이놀즈 수에 따른 동력과 절단직경 283.4 해석모델의 모델링 및 격자형성 293.4.1 해석모델의 모델링 303.4.2 해석모델의 격자형성 303.5 전산해석의 신뢰성 평가 313.5.1 사이클론 집진장치의 실험적 연구 313.5.2 사이클론 집진장치의 이론 방정식 323.5.3 신뢰성 평가 354 장. 결과 및 고찰 394.1 온도에 따른 집진효율과 내부 유동 패턴의 관계 평가 394.2 출구 길이에 따른 소용돌이 경계와 집진효율 평가 454.3 출구 직경에 따른 소용돌이 폭과 집진효율 평가 494.4 입구 형상에 따른 집진효율 평가 534.5 더스트 박스 직경에 따른 집진효율 평가 564.6 출구 유량 비율에 따른 집진효율 평가 594.7 레이놀즈 수에 따른 동력과 절단직경 평가 625 장. 결 론 64참고문헌 66영문초록 69
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