• 제목, 요약, 키워드: Three-phase Slurry

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삼상 슬러리 기포탑의 세 기능영역 체류량 특성 (Holdup Characteristics of Three Functional Regions in a Slurry Bubble Column)

  • 장지화;임대호;강용;전기원
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • v.48 no.3
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    • pp.359-364
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    • 2010
  • 직경이 0.152 m인 삼상슬러리 기포탑에서 연속 슬러리상 영역(${\varepsilon}_f$), 기포영역(${\varepsilon}_b$) 그리고 기포의 후면에서 기포와 같이 상승하는 소용돌이 영역인 wake 영역(${\varepsilon}_w$)의 세 종류의 기능영역을 분류하여 이들 각 영역의 체류량을 구하였다. 기포탑에서 기포영역과 wake 영역의 체류량은 전기저항 탐침법에 의해 결정하였다. 기체유속($U_G$)과 슬러리상에서 고체입자의 농도($S_c$)가 삼상슬러리 기포탑에서 각 기능영역의 체류량에 미치는 영향을 검토하였다. 슬러리 기포탑에서 기체유속이 증가하면 연속 슬러리상의 체류량은 감소하였으나, 기포와 wake의 체류량은 증가하였다. 슬러리상에서 고체입자의 농도가 증가함에 따라 연속 슬러리상 영역의 체류량은 증가하였으나, 기포와 wake 영역의 체류량은 감소하는 경향을 나타내었다. wake 영역의 체류량은 기포영역 체류량의 15~40% 정도를 나타났으며, 기체유속이 증가함에 따라 wake 영역의 기포영역에 대한 분율은 감소하였다. 본 연구의 범위에서 세 기능영역의 체류량은 각각 실험 변수의 상관식으로 나타낼 수 있었다.

건식세정기에서의 오염물 동시제거를 위한 고온3계평형 모델의 적용과 예비설계에의 응용 (Application of High-temperature 3-phase Equilibrium Distribution to Dry Scrubber for the Simultaneous Removal of $SO_2$ and Vinyl Chloride)

  • 구자공;백경렬
    • 한국대기환경학회지
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    • v.6 no.1
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    • pp.85-96
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    • 1990
  • Simultaneous removal efficiencies of hydrophilic and hydrophobic gaseous pollutants are experimentally determined, and the macroscopic removal mechanism of pollutants in a dry scrubber is analyzed using the extended model of three phase equilibrium distribution of pollutant at high temperatures that can describe the different morphological conditions of adsorbent and water at varying relative humidities. For the simplicity, the inside of spray dryer is divided into three regions of ; (1) absorption, (2) three-phase equilibrium, and (3) adsorption, and the removal efficiencies of each pollutants at three regions are observed at different experimental conditions to estimate the effects of important parameters of dry scrubber. The laboratory experiments simulate the three regions of spray dryer with the temperature control and thus evaporation rate of water from the slurry particle. $SO_2$ as a hydrophilic gaseous pollutant and vinyl chloride as a hydrophobic toxic gas are selected for the future field application to soid waste incineration, and the two types of slurry are made of the two sorbents ; 10 wt.% $Ca(OH)_2$, and 10 wt.% NaOH. Result of temperature effect shows the height of absorption plus three-phase region is decreased as the operation temperature is increased, which results in the lower removal efficiency of $SO_2$ but higher removal for vinyl chloride in the adsorption region of dry scrubber. The removal efficiency of $SO_2$ is higher by NaOH slurry than by $Ca(OH)_2$ slurry due to the hygroscopic nature of NaOH, while the removal of vinyl chloride is higher in $Ca(OH)_2$ case. From the analysis of redults using three-phase equilibrium distribution model, the effective two-phase partition coefficients can be obtained, and the possible extention in the application of the three-phase equilibrium model in a dry scrubber design has been demonstrated.

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파라핀 슬러리의 생성 및 관내 대류열전달에 관한 연구 (Formation of a paraffin slurry and its convective heat transfer in a circular pipe)

  • 최은수
    • 대한기계학회논문집B
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    • v.22 no.1
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    • pp.50-60
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    • 1998
  • As a method to develop an enhanced heat transfer fluid, the fine particles of a phase-change material were mixed with a conventional heat transfer fluid. Paraffin, which can be obtained easily in domestic market, was used for the phase-change material and water was used as a carrier fluid. Fine liquid particles of paraffin were formed in water as an emulsion by using an emulsifier, and they were cooled rapidly to become solid particle, resulting in paraffin slurry. The average diameter of produced solid particles was inversely proportional to the amount of the added emulsifier, which was theoretically proved. The produced paraffin slurry was tested thermally in heat transfer test section having a constant-heat-flux boundary condition. The test section was made of a circular stainless-steel pipe, which was directly heated by the power supply having a maximum of 50 Volts-500 Amperes. DSC(Differential scanning calorimeter) tests showed that two kinds of phase change were involved in the melting of paraffin, and it was explained in two different ways. A five- region-melting model was developed by extending the conventional three-region-melting model, and was used to obtain the local bulk mean temperatures of paraffin slurry in the heating test section. The local heat transfer coefficient showed a maximum where the bulk mean temperature of the paraffin slurry reached at the melting temperature of paraffin.

가압 삼상슬러리 기포탑에서 직경변화에 따른 기체-액체 물질전달 특성 (Mass Transfer Characteristics in Pressurized Three-phase Slurry Bubble Columns with Variation of Column Diameter)

  • 서명재;임대호;신익상;손성모;강용
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • v.47 no.4
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    • pp.459-464
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    • 2009
  • 가압 삼상슬러리 기포탑에서 탑의 직경변화에 따라 기체-액체 물질전달 특성을 고찰하였다. 기체 유속, 운전압력, 액체점도, 슬러리상에서 고체입자의 양 그리고 탑의 직경이 기체-액체 부피물질전달계수에 미치는 영향을 결정하였다. 운전변수들이 물질전달계수에 미치는 영향은 기포탑의 직경이 변화함에 따라 다르게 나타났다. 기체-액체 부피물질전달계수는 기체유속이나 운전압력이 증가함에 따라 증가하였으나, 기포탑의 직경, 액체의 점도 그리고 슬러리상에 고체입자의 농도가 증가함에 따라 감소하였다. 기체-액체 물질전달계수가 기체유속 증가에 따라 증가하는 경향과 액체의 점도가 증가함에 따라 감소하는 경향은 기포탑의 직경이 증가함에 따라 점차 감소하였다. 그러나, 운전압력과 슬러리상에 포함된 고체입자의 농도가 기체-액체 물질전달계수에 미치는 영향은 기포탑의 직경이 변화함에 따라 큰 영향을 받지 않았다. 본 연구의 실험범위에서 기체-액체 물질전달계수는 다음 식과 같은 실험변수의 상관식으로 나타낼 수 있었다. $k_La=0.02D^{-0.26}U_G^{0.28}P^{0.43}{\mu}_L^{-0.04}S_c^{-0.35}$.

삼상슬러리 기포탑에서 액상의 표면장력이 열전달 계수에 미치는 영향 (Effects of Liquid Surface Tension on the Heat Transfer Coefficient in a Three-Phase Slurry Bubble Column)

  • 임호;임대호;진해룡;강용;정헌
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • v.50 no.3
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    • pp.499-504
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    • 2012
  • 산업현장에서 자주 접하는 액상의 물성인 표면장력이 상대적으로 작은 액상으로 구성된 삼상슬러리 기포탑에서 총괄 열전달 특성을 고찰하였다. 기포탑 내부의 열전달 현상은 기포탑 내부의 수직 열원과 기포탑 간의 열전달계를 구성하여 고찰하였으며 열전달 계수는 정상상태에서 열원표면의 온도와 기포탑 내부의 평균 온도의 차를 측정하여 결정하였다. 기체유속($U_G$), 슬러리 상에 포함된 고체입자의 분율($C_S$) 그리고 연속 액상의 표면장력(${\sigma}_L$)이 기포탑 내부의 총괄 열전달 계수(h)에 미치는 영향을 규명하였다. 기포탑 내부 열원 표면과 기포탑 벌크영역 간의 온도차는 시간의 변화에 따른 온도차 요동을 측정하여 그 평균값으로 결정하였다. 기포탑 내부 열원표면과 기포탑 벌크 영역 간의 온도차 요동은 연속 액상의 표면장력이 감소할수록 진폭이 감소하였으며 온도차의 평균값도 감소하였다. 내부 수직 열원과 기포탑 간의 총괄 열전달 계수는 기체의 유속과 슬러리 상에 포함된 고체입자의 분율이 증가함에 따라 증가하였으며 연속 액상의 표면장력이 증가함에 따라 감소하였다. 표면장력이 물보다 작은 연속 액상의 기포탑에서 측정된 총괄 열전달 계수는 본 연구의 범위 내에서 실험변수와 무차원군의 상관식으로 나타낼 수 있었다.

Removal of polycyclic aromatic hydrocarbons from contaminated soil in a two-phase partitioning bioreactor

  • Lee, Jae-Young;Kwon, Tae-Soon;Lee, Young-Chul
    • The Korean Journal of Chemical Engineering
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    • v.34 no.9
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    • pp.2418-2422
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    • 2017
  • A two-phase partitioning bioreactor was employed to remediate soil contaminated by a mixture of polycyclic aromatic hydrocarbons consisting of phenanthrene, anthracene, and pyrene. In this study, the transfer of three PAHs into the water-immiscible liquid phase (silicone oil or paraffine oil) from the soil was investigated during the first 24 h. And then, phenanthrene and anthracene were degraded by approximately 90% and 80%, respectively, compared with initial concentration in soil, but pyrene was not degraded during seven days of operation period. In addition, the feasibility of a soil slurry sequencing batch reactor system in terms of continuously operating a two-phase partitioning bioreactor was investigated. Phenanthrene and anthracene were degraded semi-continuously and repeatedly during two operating cycles. Pyrene was still not degraded and was just transferred into the water-immiscible liquid phase considering its solubility.

가압 삼상슬러리 기포탑의 설계 및 Scale-up을 위한 수력학적 Similarity 해석 (Analysis of Hydrodynamic Similarity of Pressurized Three-Phase Slurry Bubble Column for its Design and Scale-up)

  • 서명재;임대호;진해룡;강용;정헌;이호태
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • v.47 no.6
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    • pp.720-726
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    • 2009
  • 가압으로 운전되는 삼상슬러리 기포탑에서 기포 체류량과 압력강하를 목적함수로하여 기포탑의 설계 및 scale-up을 위한 수력학적 similarity를 고찰하였다. 또한, 본 연구에서 선택한 각 실험변수가 기포탑의 직경변화에 따라 기포탑 내 기포 체류량에 미치는 영향을 분석하였다. 슬러리 기포탑에서 기체체류량 및 압력강하의 결정에 영향을 미치는 주요 인자로써 기체유속($U_G$), 연속 슬러리 상의 점도(${\mu}_{SL,eff}$) 및 표면장력(${\rho}_{SL}$), 운전압력의 변화에 따라 변화하는 기체상의 밀도(${\rho}_G$)와 슬러리 밀도(${\rho}_{SL}$)의 차($\rho_{SL}$-${\rho}_G$), 기포탑 내부에서 단위길이 당 압력강하(${\Delta}P/L$), 기포탑의 직경(D) 그리고 기포탑에서 다상흐름에 작용하는 중력의 영향을 고려하기 위해 중력가속도(g) 등을 선정하였다. 선정된 7개의 슬러리 기포탑의 수력학적 특성에 영향을 미치는 파라메타들과 3개의 기본차원들로부터 차원해석에 의해 수력학적 특성을 지배하는 4개의 무차원 군을 도출하였다. 도출된 무차원 군인 레이놀즈 수, 프라우드 수 그리고 웨버 수 등이 기포탑에서 기포체류량에 미치는 영향을 검토하였다. 기포탑 내부에서의 압력강하와 기체 체류량 등을 무차원 군의 상관식으로부터 효과적으로 예측할 수 있었다. 본 연구의 결과는 가압슬러리 기포탑의 설계 및 scale-up 등에 매우 유용한 정보를 제공할 수 있을 것으로 사료된다.

삼상슬러리 기포탑 반응기에서 기체-슬러리 물질전달의 Scaling (Scaling of Gas-Slurry Mass transfer in Three-phase Bubble Column Reactors)

  • 임현오;서명재;강용;정헌;이호태;김상돈
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • pp.111.2-111.2
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    • 2010
  • 삼상슬러리 기포탑 반응기의 설계 및 Scale-up을 위하여 기포탑의 직경변화에 따른 기체-슬러리 계면에서의 물질전달 현상의 Similarity를 검토하고, 기체-슬러리 계면에서의 물질전달 현상과 슬러리 기포탑 반응기의 운전변수 및 반응물들의 물성들과의 연관성을 고찰하기 위하여 삼상슬러리 기포탑의 물질전달계(System)에서 주요 파라메타를 도출하였으며, 이들 파라메터들을 이용하여 슬러리 기포탑반응기의 물질전달 Scaling을 검토하였다. 물질전달계의 주요제어인자로는 기체-액체 부피물질전달계수($k_La$), 슬러리상의 확산도($D_{SL}$), 기포탑의 직경(D), 기포탑 반응기에 유입되는 기체의 유입속도($U_G$), 기포탑 반응기 내부의 연속상인 슬러리상의 표면장력(${\sigma}_{SL}$), 슬러리상과 기체상간의 밀도차(${\rho}_{SL}-{\rho}_G$) 그리고 슬러리상의 점도(${\mu}_{SL}$)등 슬러리 상의 물성을 선정하였으며 중력가속도(g)를 선정하였다. 물질전달계의 Scling을 검토하기위하여 이를 재구성하였으며 기포탑 반응기의 구조와 직경이 변화함에 따라 이들 무차원군의 변화양상을 고찰하였다. 실험적으로 측정된 물질전달계수와 Scaling에 의해 예측된 물질전달계수를 비교 검토함으로써 본 연구의 Correlation의 적용범위를 제시하였다.

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비이온계 계면활성제의 독성 평가 및 Polycyclic Aromatic Hydrocarbons(PAHs) 생분해에 미치는 영향 (Toxicity Estimation of Nonionic Surfactants and Their Effect on the Biodegradation of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs))

  • 박종섭;김인수;최희철
    • 대한환경공학회지
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    • v.22 no.12
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    • pp.2107-2113
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    • 2000
  • 세 가지 비이온계 계면활성제(Brij 30, Tween 80, Triton X-l00)의 독성 평가와 polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs)의 생분해에 미치는 영향을 조사하였다. 사용된 세 가지 계면활성제 중에서 Brij 30이 가장 생분해가 잘 되는 것으로 나타났으며, 1.5 g/L까지 아무런 기질 저해 효과가 나타나지 않았다. 이는 사용된 계면활성제가 미생물에 탄소원으로 이용된다는 것을 나타낸다. 수용액상에서 naphthalene과 phenanthrene은 60시간 안에 완전히 분해되었지만 naphthalene의 경우 상당량이 휘발에 의해 손실됨을 알 수 있었다. 슬러리상에서 제어단계는 모래 슬러리의 경우 미생물에 의한 생분해였고, 점토 슬러리의 경우는 흡착표면에서 수용액으로의 물질 전달이었다. TOC분석을 통해 계면활성제를 포함한 거의 모든 기질이 분해됨을 알 수 있었다. pH 변화는 phenanthrene이 산 작용기를 가지는 중간산물로 분해됨을 나타내었다.

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