CPP prefilter의 최적 세정 메커니즘을 위한 세정인자의 실험적 연구 :Experimental study of cleaning factors for optimal cleaning mechanism of CPP Prefilter

변상섭

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자료유형: 학위논문

저자정보: 변상섭 (강원대학교, 강원대학교 대학원)

지도교수: 조석수

발행연도: 2017

저작권: 강원대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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2017

CPP prefilter의 최적 세정 메커니즘을 위한 세정인자의 실험적 연구

변상섭 자동차공학과 2017.01 학위논문

2016

실험계획법을 이용한 CPP Prefilter의 세정조건 최적화

변상섭 , 조석수 , 강경주 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 2016.10 학술대회자료

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본 연구에서는 발전소설비중의 하나인 복수탈염장치의 CPP Prefilter의 오염물질을 세정하는 최적의 세정메커니즘조건을 찾고자 실험계획법의 완전 요인 배치법을 사용하였고 세정인자에 대한 실험적연구를 하였다. 먼저, 실험계획법에 의해서 세정액의 종류, 농도, 온도로 세변수로 정의하였고 27번의 실험을 통하여 최적의 세정조건 최적화된 세정조건(SR-300, 22.5%, 60℃)을 구하였다. 오염물 분석을 위해 SEM-EDS을 사용했고 오염물 원소는 산화철임을 밝혔다. 각 실험은 세정전 세정후 필터엘리먼트 등 세 번의 중량 측정에 의해 오염물의 중량을 구하였다. 최적조건으로 검증시험한 결과 CPP 프리필터용 필터 엘리먼트 오염물이 완벽하게 제거됨을 확인하였다. 또한 세정인자로는 초음파의 영향, 유속의 영향, 세정액과 초음파가 동시작용시의 효과, 세정액과 유속이 동시에 작용할 때의 효과를 검토, 세정수와 오염물의 비율이 세정도에 미치는 영향을 검토하였다. 실험결과 단순 세정액침전보다는 세정액에 유속을 주는 것이 세정에 매우 효과적임을 알 수 있었다. 단일 초음파인자는 세정에 영향이 적으나, 세정액과 초음파의 복합인자는 유의한 효과가 있는 것으로 분석되었고, 그 정도는 세정도를 7%향상시키는 것으로 확인되었다. 단일유속인자는 세정에 미치는 영향이 적었으나, 세정액과 유속의 복합인자는 층류와 난류에서 모두 효과가 높은 것으로 확인되었다. 또한, 최적세정메커니즘은 최적 세정온도 및 농도에서 유속을 활용하여 거의 95% 정도까지 세정이 가능하고, 초음파 가진을 활용하여 나머지 5%의 세정을 수행하여 세정이 100%완료됨을 확인 하였다.
본 연구의 결과는 세정시간 단축, 세정약품의 절감, 세정폐액감소, 세정수 절감, 에너지 절감 등의 기술적 경제적 효과가 있고, 또한 본 연구에서 제시한 세정도 평가기법은 세정에 대한 객관적인 평가방법의 정립과 세정의 신뢰성을 향상시키기 데 기여할 것이다.

In this study, in order to find the optimum cleaning mechanism for cleaning the contaminants of the CPP Prefilter of the multiple desalination unit, which is one of the power generation plants, the full factorial design method of the design of experiment is used and experimental study is carried out. First, three variables as the type, concentration, and temperature of the cleaning solution were defined according to the experimental design method. The optimized cleaning conditions (SR-300, 22.5%, 60 ° C) were obtained through 27 experiments. In order to analyse contaminant SEM-EDS was used and it was revealed that the contaminant element was iron oxide. In each experiment, the weight of the contaminants was measured three times such as the weight before cleaning, after cleaning and of filter element without contaminant. As a result of the verification test under the optimum conditions, it was confirmed that the filter element contaminant for the CPP pre-filter was completely removed. The effect of cleaning factors such as ultrasonic wave, flow rate, cleaning liquid combined with ultrasonic wave, and cleaning liquid with flow rate, was examined. Experimental results show that it is very effective to give a flow rate to the cleaning liquid rather than simple washing liquid precipitation. Single ultrasonic factors had little effect on cleaning, but the combined effect of cleaning liquid and ultrasonic wave was found to be significant, and it was confirmed that the degree of improvement increased by seven percent. The single flow factor had little effect on the cleaning, but the combination of the washing liquid and the flow rate was found to be effective both in laminar flow and turbulent flow. Also, by adopting the optimum cleaning mechanism using the flow rate at the optimal cleaning temperature and concentration, cleaning is able to 95% and the remaining 5% of cleaning is performed using the ultrasonic wave exciter to confirm that the cleaning is 100% completed.
The results of this study show that there are technological and economical effects such as shortening of cleaning time, reduction of cleaning chemicals, reduction of washing waste, reduction of washing water, energy saving, and the evaluation method of cleaning degree proposed in this study is an objective evaluation method. This will contribute to improving the reliability of formulation and cleaning.

#CPP Prefilter #세정 #세정인자 #세정메커니즘 #복수탈염설비

목 차
1. 서 론 1
2. 이론적 배경 5
2-1. 세정의 수학적 모델링 5
2-2. 세정시간의 계산방법 9
2-3. 색상에 의한 세정도 평가방법 11
3. 실험계획법에 의한 최적인자선정 16
3-1. 실험 재료 16
3-1-1. CPP 프리필터용 필터 엘리먼트 세정 시험편 16
3-1-2. 세정제 성분과 기계적 물성치 20
3-2. 실험장치 및 실험방법 22
3-3. 실험결과 및 분석 29
3-3-1. CPP 프리필터용 필터 엘리먼트의 표면과 원소 분석 29
3-4. 완전요인 배치법 31
3-5. 실험계획법 실험결과 분석 32
3-6. 필터 엘리먼트의 최적세정조건 검증시험 38
4. 실험적 방법에 의한 세정인자의 설계 42
4-1. 화학세정인자의 실험 42
4-1-1. 실험목적 42
4-1-2. 실험장치 및 실험방법 42
4-1-3. 실험결과 43
4-1-4. 세정완료시간의 계산 45
4-1-5. 색상에 의한 세정도 평가 48
4-2. 화학세정액의 유량속도인자 실험 51
4-2-1. 실험목적 51
4-2-2. 실험장치의 구성 51
4-2-3. 실험방법 55
4-2-4. 실험결과 57
4-3. 초음파세정인자의 세정영향 실험 59
4-3-1. 실험목적 59
4-3-2. 실험장치의 구성 59
4-3-3. 실험방법 59
4-3-4. 실험결과 61
5. 결론 64
참고문헌 66

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