New Treatment of High-Pressure Exhaust Gas Flows Using Shock-Wave Confinement

충격파 감금법을 이용한 배기가스 유동의 새로운 처리법에 관한 연구

In many industrial practices it is an important problem to discharge a high-pressure exhaust gas to the atmosphere without generating a loud noise and much vibration. This may be achieved by confining a shock system inside the exhaust duct with a double orifice. The objective of the current work is to develop a new treatment method for the high-pressure exhaust gases. A theoretical analysis was applied to one-dimensional, steady. viscous, compressible model flowfield, and an experiment was performed using a shock tunnel facility. The results showed that the total pressure drop increases with a decrease of the opening area of the upstream orifice, and the shock confinement to the duct is possible by decreasing the opening area of the downstream orifice.

본 연구에서는 유로의 상류와 하류에 오리피스를 가지는 일정 단면적의 관로에 충격파를 감금시킴으로써, 고압력의 배기가스 유동을 감압처리하는 새로운 방법을 시도하였다. 이론해석에서는 일차원 점성 압축성 유동이론을 두 오리피스를 가지는 내부유동에 적용하여 이론계산을 수행하였다. 실험에서는 충격파 풍동을 이용하여, 압력측정과 유동장의 광학관찰을 수행하였다. 그 결과 충격파를 관내에 감금하기 위해서는 관의 마찰계수를 크게 하는 것이 바람직하다는 것을 알았다. 또 상류 오리피스의 단면적을 일정하게 하는 경우, 하류의 오리피스 단면적을 변화시킨다고 하더라도 전압의 감소량은 크게 변화하지 않았으나, 하류 오리피스의 단면적을 일정하게 하는 경우, 상류 오리피스의 단면적을 작게 할수록 전압감소량은 커진다는 것을 알았다. 본 연구의 결과는 각종 플랜트에서 발생하는 고압의 배기가스유동에 대한 새로운 처리법으로 유용하리라 판단된다.