Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences (한국항공우주학회지)

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A study on the effect of agitation speeds for the optimization of manufacturing process of autonomic microcapsules

자가치료용 마이크로캡슐 제조공정 최적화를 위한 교반속도 영향 연구

  • Published : 2006.03.31
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Abstract

The physical characteristics of autonomic microcapsules manufactured with various agitation speeds in a stirred tank were observed experimentally by a particle size analyzer and an optical microscope. The flow characteristics in a stirred tank were also investigated through a 3-dimensional numerical simulation to understand the manufacturing process of autonomic microcapsules. According to the results, we found that the agitation speed was the important factor to determine the sizes of microcapsules. The impeller-induced flow allowed the jet and tip-vortex pair components in the mixed fluid of a stirred tank. The vorticity around the blades in the impeller was increased as increasing the agitation speed. In addition, the size of autonomic microcapsules was strongly affected on the small scale mixing pattern such as a tip-vortex pair.

교반기 내에서의 교반속도 변화에 따라 제조된 자가치료용 마이크로캡슐의 물리적 특성을 입도분석기와 광학현미경을 통해 실험적으로 관찰하였다. 또한 자가치료용 마이크로캡슐의 제조공정을 이해하기 위해 3차원 수치해석의 수행을 통해 교반기 내에서의 유동 특성을 조사하였다. 연구결과에 따르면, 교반기 내에서의 교반속도는 마이크로캡슐의 크기를 결정하는 주요 인자임을 확인하였다. 액체가 혼합된 교반기 내에서는 회전하는 임펠러에 의해 제트와 끝단 와류 성분이 발생하였으며 임펠러의 블레이드 주위에 형성되는 와도는 교반속도가 높아질 때 증가함을 알 수 있었다. 또한 자가치료용 마이크로캡슐의 크기는 끝단 와류와 같은 작은 크기의 혼합 패턴 유동에 큰 영향을 받았다.

Keywords

References

  1. Dry, C., 'Procedures Developed for Self-Repair of Polymeric Matrix Composite Materials', Composite Structures, Vol. 35, 1996, pp. 263-269 https://doi.org/10.1016/0263-8223(96)00033-5
  2. White, S. R., et al., 'Automonic Healing of Polymer Composite Materials', Nature, Vol. 409, 2001, pp.794-797 https://doi.org/10.1038/35057232
  3. Kessler, M. R. and White, S. R., 'Self-Activated Healing of Delamination Damage in Woven Composites', Composites: Part A, Vol. 32, 2001, pp. 683-699 https://doi.org/10.1016/S1359-835X(00)00149-4
  4. Yoon, S. H., Park, H. W., Hong, S. J., Lee, J. K., Kessler, M. R. and White, S. R., 'Manufacturing Process of Microcapsules for Autonomic Damage Repair of Polymeric Composites', Journal of the Korean Society for Composite Materials, Vol. 4, No. 15, 2002, pp. 32-39
  5. Yoon, H. S., Sharp, K. V., Hill, D. F., Adrian, R. J., Balachandar, S., Ha, M. Y., and Kar, K., 'Integrated Experimental and Computational Approach to Simulation of Flow in a Stirred Tank', Chemical Engineering Science, Vol. 56, 2001, pp. 6635-6649 https://doi.org/10.1016/S0009-2509(01)00315-3
  6. Hill, D. F., Sharp, K. V., and Adrian, R. J., 'Stereoscopic Particle Image Velocimetry Measurements of the Flow Around a Rushton Turbine', Exp. Fluids, Vol. 29, 2000, pp. 478-485 https://doi.org/10.1007/s003480000116
  7. Kim, S. D., Loth, E., and Dutton, J. C., 'Simulations of Mesoflap Control for Ramp - Generated Oblique Shock / Boundary - Layer Interaction', AIAA Journal of Aircraft, Vol. 40, No. 6, 2003, pp. 1152-1160 https://doi.org/10.2514/2.7204
  8. Dong, L., Johansen, S. T., and Engh, T. A., 'Flow Induced by an Impeller in an Unbaffled Tank-II: Numerical Modeling', Chemical Engineering Science, Vol. 49, 1994, pp. 3511-3518 https://doi.org/10.1016/0009-2509(94)00150-2
  9. Gosman, A. D., Lekakou, C., Politis, S., Issa, R. I., and Looney, M. K., 'Multidimensional Modeling of Turbulent Two-Phase Flows in Stirred Vessels', AIChE J., Vol. 38, 1992, pp. 1946-1956 https://doi.org/10.1002/aic.690381210
  10. 박경현, 김경천, '러쉬톤 교반기의 초기 비정상 유동 특성', 대한기계학회논문집, 제25권, 제11호, 2001, pp. 1543-1551
  11. 조창호, 김광용, '천음속 유동장에 대한 난류모델들의 성능평가', 한국항공우주학회지, 제29권, 제5호, 2001, pp. 33-39