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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김수태
- 발행연도
- 2020
- 저작권
- 창원대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수21
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미세입자 분리에 탁월한 성능을 보이는 하이드로사이클론은 원심력을 이용하여 분리하는 고정된 침전형 분리기로써 작은 입자크기에 대한 높은 분리효율, 낮은 에너지소비량, 작은 부피, 경제성 등의 장점으로 다양한 산업 분야에서 사용된다. 따라서 선박평형수 처리장치 설치 공간이 부족한 소형선박에서 매우 효과적으로 이용될 수 있으며, 본 연구의 목적은 하이드로사이클론의 형상을 다양하게 변화시켜 그에 대한 미세입자 유동해석을 수행한 뒤 그 분리능력을 분석하여 선박평형수 처리기술에 필요한 미세입자 분리용 하이드로사이클론의 기존 형상을 개선하는 것이다. ANSYS 소프트웨어를 이용하여 해석을 수행한 뒤 비교 및 분석하였고, 추가적으로 ORIGIN을 통해 데이터를 비교하였다.
본 연구에서 사용된 기존 하이드로사이클론은 언더플로우 밑으로 입자 회수용 탱크가 존재하여 유체가 계속 배출되는 것이 아니라, 외각을 따라 침전된 미세입자가 언더플로우 밑의 탱크로 침전하고 유체는 오버플로우로 배출된다. 유입구의 형태는 모두 동일하며 길이, 직경, 깊이에 변화를 주어 해석을 진행하였다. 형상변화에 따라 유동해석을 진행하였을 때에 길이에 제일 큰 영향을 받으며, 형상이 길어질수록 좋은 성능을 보이지만 일정길이 이상에서는 하강속도가 감소하며, 길이가 짧으면 챔버에서 원심력을 충분히 얻지 못하고 급격한 콘의 각도변화로 인한 와류발생으로 입자가 부분적으로 상승한다. 콘 길이 변화보다 챔버 길이 변화에 더 큰 영향을 받으며, 볼텍스파인더의 깊이에 따라 선회류 간의 간섭이 발생한다. 챔버길이는 61 mm가 적합하고 case 7, 8의 콘길이 68.3 mm, 88.3 mm, 볼텍스파인더의 깊이는 31mm일 때 제일 좋은 분리성능을 보인다. 향후 본 논문에서 제시한 형상을 적용한 하이드로사이클론을 적용한 선박평형수 처리장치를 제작하여 수중 미생물 분리성능을 확인하고, 나아가 다양한 종류의 미세입자 분리에 관한 연구에 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
본 연구에서 사용된 기존 하이드로사이클론은 언더플로우 밑으로 입자 회수용 탱크가 존재하여 유체가 계속 배출되는 것이 아니라, 외각을 따라 침전된 미세입자가 언더플로우 밑의 탱크로 침전하고 유체는 오버플로우로 배출된다. 유입구의 형태는 모두 동일하며 길이, 직경, 깊이에 변화를 주어 해석을 진행하였다. 형상변화에 따라 유동해석을 진행하였을 때에 길이에 제일 큰 영향을 받으며, 형상이 길어질수록 좋은 성능을 보이지만 일정길이 이상에서는 하강속도가 감소하며, 길이가 짧으면 챔버에서 원심력을 충분히 얻지 못하고 급격한 콘의 각도변화로 인한 와류발생으로 입자가 부분적으로 상승한다. 콘 길이 변화보다 챔버 길이 변화에 더 큰 영향을 받으며, 볼텍스파인더의 깊이에 따라 선회류 간의 간섭이 발생한다. 챔버길이는 61 mm가 적합하고 case 7, 8의 콘길이 68.3 mm, 88.3 mm, 볼텍스파인더의 깊이는 31mm일 때 제일 좋은 분리성능을 보인다. 향후 본 논문에서 제시한 형상을 적용한 하이드로사이클론을 적용한 선박평형수 처리장치를 제작하여 수중 미생물 분리성능을 확인하고, 나아가 다양한 종류의 미세입자 분리에 관한 연구에 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
목차
1. 서론1.1 연구배경1.2 연구동향1.3 연구목적2. 하이드로사이클론2.1 하이드로사이클론2.1.1 하이드로사이클론의 원리2.1.2 이론2.2 하이드로사이클론 설계2.2.1 설계 변수2.2.2 하이드로사이클론의 형상3. 결과 및 고찰3.1 형상에 대한 비교3.1.1 기준형상의 유동해석 결과3.1.2 길이에 따른 유동해석 결과3.1.3 직경에 따른 유동해석 결과3.1.4 깊이에 따른 유동해석 결과3.2 결과 분석 313.2.1 비교 및 분석4. 결론참고문헌ARSTRACT & KEY WORDS
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