• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.163.1-163.1
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• 2010

MTO 공정을 개발하기 위한 순환유동층 장치에서 고체순환량을 높이기 위해 고체 주입량 및 상승관 유속에 따른 수력학적 특성의 파악에 관한 연구를 수행하였다. 전체 높이 2.6m 직경 0.009m의 상승관을 가진 순환유동층 장치에 대해 고체순환량을 조절하기 위한 비기계적 밸브로 각각 Seal-pot과 L-valve가 장착된 두 장치에 대해 고체순환량 및 체류량을 측정하였다. 고체순환량 및 체류량은 두 장치에서 모두 고체의 주입량이 증가함에 따라 증가하는 모습을 나타내었으며, 상승관의 유속에 따라서는 특정한 유속의 범위 내에서 증가하다가 일정 유속 이후 감소하는 모습을 나타내었다. Seal-pot을 사용한 장치에서는 고체순환량이 최대 $87kg/m^2.s$ 가량의 값을 나타내었으나 L-valve를 사용한 장치에서는 최대 $180kg/m^2.s$를 보였다. 이러한 실험 결과를 바탕으로 하여 전산유체역학을 이용한 순환유동층의 유동해석에 관한 연구를 실시하여 실험조건의 변화에 따른 상승관 내부의 수력학적 특성을 비교하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권4호
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• pp.527-532
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• 2016

감압상태(1torr)의 순환유동층 플라즈마 반응기(내경 10 mm, 높이 800 mm)에서 기상 유속과 고체순환속도가 축방향 고체체류량 분포에 미치는 영향을 연구하였다. 폴리스타이렌 고분자 입자와 질소가스를 고체 및 기상 물질로 각각 사용하였다. 감압상태 순환유동층의 고체 순환량 변화는 상승관의 많은 기체 유량(40~80 sccm)에 의한 변화만큼 고체재순환부의 작은 유량 변화(6.6~9.9 sccm)에 의해서도 가능하였다. 감압상태 순환유동층의 고체 순환속도는 재순환부 기체 유속에 따라 증가하였다. 상승관내의 축방향 고체 체류량 분포는 하부의 농후상 영역에서 상부의 희박상 영역까지 높이에 따라 감소하는 형태를 나타내었다. 상승관 내 각 높이에서 고체순환속도의 증가에 따라 직선적으로 고체 체류량이 증가하였다. 이로써 플라즈마 형성과 유지 그리고 플라즈마 반응을 위해 적절한 플라즈마 로드 위치를 결정할 수 있다.

• 에너지공학
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• 제9권4호
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• pp.348-357
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• 2000

본 연구에서는 동해화력 순환유동층 보일러와 유사한 3개의 사이클론을 갖는 직사각형 구조의 순환유동층 반응기를 이용하여 동해화력 운전조건 -연소로 공기 속도, 일-이차 공기비, 전체 고체량(inventory), 입도 및 입도분포 등- 에 따른 축방향 고체 체류량 및 순환량 등의 수력학적 특성을 고찰하였다. 상승관에서의 공기유속(U$_{0}$)이 증가함에 따라, 또는 PA/[PA+SA]비가 증가함에 따라, 그리고 전체 고체량(inventory)이 증가함에 따라 고채 채류량 및 순환량은 증가하는 것으로 나타났다. 또한 넓은 입도 분포를 갖는 석탄 회재의 경우는 균일한 입도 분포의 입자들에 비해 입자 비산량 및 고체 순환량이 작을 것으로 나타났다. 한편, 층내에서의 고체 체루량 분포를 감소지수 a 및 K를 사용하여 나타낼 수 있었으며, a 및 K와 유속 및 입자간의 상관 특성치를 도출하여 유동 및 순환특성을 고찰하였다. 상기의 상관수는 균일한 입도의 모래에 비해 석탄회재가 비교적 큰 값을 나타내었으며, 상관수가 클수록 희박상 영역에서의 비산 및 고체 순환량이 작은 것으로 나타났다.다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권1호
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• pp.83-88
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• 2011

점성슬러리 기포탑에서 작은 기포의 체류량 특성에 대해 고찰하였다. 정압 강하방법(Static pressure drop method)에 의해 구한 기포탑 내부전체 기포체류량과 이중저항탐침법(dual resistivity probe method)에 의해 구한 큰 기포의 체류량으로부터 기포탑 내부에 체류하는 작은 기포의 체류량을 구할 수 있었다. 기체유속, 연속액상의 점도 그리고 슬러리 상중에 포함된 고체입자의 분율이 전체 기체체류량, 큰 기포의 체류량 그리고 작은 기포의 체류량에 미치는 영향을 검토하였다. 점성슬러리 기포탑에서 작은 기포의 체류량은 기체의 유속이 증가하면 증가하였으나 연속액상의 점도와 슬러리상에 포함된 고체입자의 분율이 증가하면 감소하였다. 기포탑 내부에 체류하는 전체 기포 체류량 중 작은 기포 체류량의 분율은 기체유속이 증가하면 증가하였으나 연속액상의 점도와 슬러리상에 포함된 고체입자의 분율이 증가하면 감소하였다. 기포탑 내부에 체류하는 작은 기포는 큰 기포의 상승속도에 영향을 미치지 못하였다.

• 청정기술
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• 제17권1호
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• pp.62-68
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• 2011

다단 환원형 유동층 반응기(상승관: $0.01{\times}0.025{\times}2.8m^3$, J-valve: $0.009{\times}0.015m^2$)에서의 수력학적 특성을 연구하였다. 층물질로는 glass beads($d_p=101{\mu}m$, ${\rho}_b=1,590kg/m^3$, $U_{mf}=1.25{\times}10^{-2}m/s$, Galdart B)를 사용하였다. Batch 상태에서 고체흐름량을 측정하기 위하여 전자저울을 사용하여 누적된 무게로 계산하였다. 연속공정에서는 고체순환량를 측정하기 위하여 고체가 순환상태에서 사이클론 하단의 3-way 밸브를 이용하여 일정시간에 누적된 무게로 계산하였다. 또한 정상상태에서 가열된 입자가 열전대를 통과하는 시간을 측정하여 고체순환량을 계산하였다. 고체의 흐름량은 주입 기체의 유속($1.2{\sim}2.6U_{mf}$)과 층높이(z, 0.24~0.68 m)가 증가함에 따라 2.2 에서 23.4 kg/s로 증가하였다. 이때 고체체류시간은 440에서 1,438 s까지 변화하였다. 상승관내의 고체 체류량을 확인하기 위하여 각 구간에서의 압력강하를 측정하여 고체 체류량을 계산하였다. 본 연구에서 얻어진 고체체류량 분포는 end effect를 갖는 exponential decay model 의 형태로 나타났다. 상단 유동층에서 중단 유동층으로의 기체 우회을 확인하기 위하여 상단 유동층으로 주입되는 공기에 일정 조성의 $CO_2$ 추적기체를 주입한 후, 기체분석기를 이용하여 중단 유동층의 배출기체중 $CO_2$가 우회되는 양을 측정하였다. 측정된 기체우회(gas bypassing)양은 2.6% 미만으로 그 영향이 크지 않는 것으로 판단하였다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 2000년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.143-146
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• 2000

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제48권3호
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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.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권6호
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• pp.790-797
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• 2011

삼상유동층에서 수력학적 유사성을 규모인자(scaling factor)를 이용하여 해석하였다. 규모인자는 직경이 다른 두 종류의 삼상유동층간의 기체, 액체, 그리고 고체입자의 체류량과 단위면적당 유효부피흐름속도를 기준으로 정의하였다. 두 종류 삼상유동층의 직경은 각각 0.102 m와 0.152 m이었다. 여과된 압축공기, 물 그리고 밀도가 2,500 kg/$m^3$인 유리구슬을 각각 기체, 액체 그리고 유동고체입자로 사용하였다. 각 삼상유동층에서 각 상들의 체류량은 정압강하법에의해 결정하였다. 기체 및 액체의 유속 그리고 고체유동입자의 크기가 각 상들을 기준으로한 규모인자와 유효부피흐름속도를 기준으로한 규모인자에 미치는 영향을 검토하였다. 직경이 다른 두 삼상유동층에서 기체 체류량의 편차는 기체와 액체의 유속이 증가함에 따라 감소하였으나 유동입자의 크기가 증가함에 따라 증가하였다. 직경이 다른 두 종류 삼상유동층에서 액체 체류량 편차는 기체와 액체 그리고 고체유동입자의 크기가 증가함에 따라 감소하였다. 두 종류 삼상유동층에서 고체입자 체류량 편차는 기체유속과 유동입자의 크기가 증가함에 따라 증가하였으나 액체의 유속이 증가함에 따라 감소하였다. 직경이 다른 두 종류 삼상유동층에서 유효부피흐름속도를 매개로 한 규모인자는 기체유속과 유동입자의 크기가 증가함에 따라 감소하였으나 액체의 유속이 증가함에 따라 증가하였다. 본 연구에서 정의된 규모인자는 삼상유동층 공정의 수력학적 유사성을 해석하는데 효과적으로 사용될 수 있었다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1999년도 추계 학술발표회 논문집
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• pp.31-34
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• 1999

기-고체간의 접촉효율이 높고, 층 내 전체에 걸쳐서 균일한 기-고의 접촉을 갖는 등 많은 장점이 있어 석탄연소로, 촉매반응기와 같은 여러 기-고 반응기에 적용이 확대되고 있는 순환유동층은 높은 유속에서 조업되므로 상승관내 고체입자들은 즉시 비산하게 된다. 따라서, 원활한 반응에 필요한 상승관내 적절한 고체체류량 유지를 위해 고체입자들 대부분은 싸이클론에서 포집 되어 고체재순환부에 의하여 상승관내로 재주입 된다.(중략)

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권2호
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• pp.200-205
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• 2011

직경 1.0 m인 파일럿 규모 슬러리 기포탑에서 기포체류량의 축방향, 반경방향분포를 고찰하였다. 기체의 유속, 연속 액상의 표면장력 그리고 슬러리상에 포함된 고체입자의 분율이 기포탑 내부 기포의 축방향 및 반경방향 분포에 미치는 영향을 검토하였다. 본 연구의 실험조건 모두에서 체류량은 기포탑의 중심으로부터 반경방향 무차원 거리가 증가함에 따라 감소하였으며, 기포탑의 분산판으로부터 축방향의 무차원의 거리가 증가함에 따라 증가하였다. 기포체류량의 반경방향 불균일도는 기체의 유속이 증가함에 따라 연속 액상의 표면장력이 감소함에 따라 증가하였으나 슬러리상에 포함된 고체입자 분율에는 크게 영향을 받지 않았다. 본 연구의 범위에서 축방향과 반경방향 기포체류량의 분포는 각각의 실험변수의 상관식으로 나타낼 수 있었다.