In order to investigate residence time effect on the growth of ZrC film, the ZrC films grew with various system total pressure (P) and total flow rate (Q) by low pressure chemical vapor deposition because residence time is function of system total pressure and total flow rate. Thermodynamic calculations predict that the decomposition of source gases ($ZrCl_4$ and $CH_4$) would be low as increasing the residence time. Thermodynamic calculations results were proved by investigating deposition rate with various residence time. Deposition rate decreased with residence time of source gas increased. Besides, depletion effect accelerated diminution of deposition rate at high residence time. On the other hands, the deposition rated was increased as decreasing the residence time because fast moving of intermediate gas species decrease the depletion effect. The crystal structure was not changed with residence time. However, the largest size of faceted grain showed up to specific residence time and the size of grain was decreased whether residence time increase or not.
This analysis is aimed to find out how the conditions of secondary air injection affects the residence time and the turbulence energy of flue gas and flow field in a small incinerator. A commercial code, PHOENICS, is used to simulate the flow field of an Incinerator. The computational grid system is constructed in a cartesian coordinate system In this numerical experiment, an independent numerical variable is the conditions of secondary air injection and dependants are the residence time of flue gas and the mean value of turbulence energy in a primary combustion chamber. The flow field and the distribution of turbulence energy are analysed to evaluate the residence time of flue gas and the turbulence energy The computational results say that the tangential injection of secondary air make the residence time much longer than the radial injection and that the radial injection of secondary make turbulence much stronger than the tangential injection.
In adsorption/catalytic process, numerical analysis has been performed to identify the flow characteristics of flue gas in the cyclone and to estimate the residence time of activated carbon using Computational Fluid Dynamics (CFD) technique. To consider flue gas and activated carbon particles simultaneously, Euler-Lagrangian model was employed so that residence time could be obtained from the numerical analysis directly. The numerical analysis has been performed with different three particle sizes and compared each flow characteristics with particle’ size. Fundamental flow patterns of flue gas and activated carbon particles, pressure distribution, residence time of flue gas, and activated carbon particles and distribution of activated carbon have been obtained from the numerical analysis.
Numerical analysis has been performed to understand flow characteristics in the reactor with bag filters in an integrated adsorption/catalytic process which can treat dioxin and $NO_{x}$ together. Computational fluid dynamics technique was employed with Euler-Lagrangian model to consider flue gas and activated carbon particles simultaneously, so that residence time of flue gas and activated carbon particle could be obtained from the numerical analysis directly. The numerical analysis has been performed with different three particle sizes and compared each flow characteristics with particle's size. Fundamental flow patterns of flue gas and activated carbon particles, pressure distribution, residence time of flue gas and activated carbon particles, and distribution of activated carbon have been obtained from the numerical analysis. Flow patterns of flue gas and activated carbon particles in the reactor were very complicated and they moved along very various paths. Therefore, their residence time in the reactor was also various. The results obtained would be effectively used to estimate the removal efficiency in the reactor once the residence time is combined with the reaction equation.
An integrated adsorption/catalytic process has been considered to treat dioxin and $NO_x$ simultaneously. The process consists of a cyclone and a reactor with nine bag filters. In this study, numerical analysis has been performed to understand flow characteristics with inflow-duct types in the reactor. To consider flue gas and activated carbon particles simultaneously, Euler-Lagrangian model was employed. Fundamental flow patterns of flue gas and activated carbon particles, pressure distribution and distribution of activated carbon have been obtained from the numerical analysis. Also trace length and residence time of flue gas, residence time of activated carbon particles have been calculated directly. Flow patterns of flue gas and activated carbon particles in the reactor were very complicated and they moved along very various paths. Therefore, their residence time in the reactor was also various. The flow characteristics in the reactor were strongly influenced by inflow-duct types. The results obtained would be effectively used to estimate the removal efficiency in the reactor once the residence time is combined with the reaction equation.
전산유체해석 기법을 이용하여, 테일러 반응기 내 유동특성과 입자의 체류시간에 대하여 연구하였다. 테일러 반응기는 반응기의 작동조건에 따라 내부 유동특성이 달라지므로, 입구주입속도와 반응기 회전속도 변화에 따른 테일러 반응기 내부의 유동특성 변화를 살펴보았다. 또한 테일러 와류(TVF)영역에서 리튬이온전지의 양극물질인 NMC입자의 반응기 내 체류시간을 측정하였다. 입구에서의 복잡한 화학반응은 고려하지 않았고 테일러 유동의 영향만 고찰하였다. 해석결과 반응기의 회전속도가 높고 반응물의 주입속도가 낮을수록 입자의 체류시간이 길어지는 것을 확인하였다.
Waste-to-energy facilities including incinerators are known as an efficient method to reduce wastes. In waste-to-energy facilities, more efficient cooling system is still needed for grates as the energy density of waste increased. For better cooling performance with the water-cooled grates, optimal design of cooling water pathways is highly beneficial. We performed numerical investigation on fluid flow and residence time of cooling water with change of the geometry of the cooling water pathway. With addition of round shaped guide vanes in the water pathway, the maximum residence time of flow is reduced(from 4.3 sec. to 2.4 sec.), but there is no significant difference in pressure drop between inlet and outlet, and average residence time at the outlet. Furthermore the flow stagnation region moves to the outlet, as the position of the round shaped guide vanes is located to the neck point of pathways.
We investigated gas residence time and mixing characteristics due to various swirl numbers generated by normal injection of secondary air to a lab-scale cylinderical combustor. The residence time was estimated by measuring the temporal pressure difference which was caused by deposition of test particles on a filter media after the injection by a syringe. The mixing characteristics were evaluated by standard deviation value of test gas concentration at different measuring points. The test gas concentration was detected by a gas analyzer. The swirl number of $20{\sim}30$ for ${\theta}=5^{\circ}$ caused long residence time enough to improve mixing characteristics. Numerical calculations were also carried out to understand physical meanings of the experimental results.
The radioactive experiments are carried out for diagnosis of a variety of industrial processes in terms of the operation condition and the efficiency by measuring the residence time distribution. However, it is not easy to interpret the residence time distribution using the conventional methods when the flow rate is not constant and a number of processes are coupled in a complicated manner. In these cases, they can be analyzed by describing the system with mathematical models that can be defined with the state-space equations. In this paper, the residence time distribution of sludge was measured with a radiotracer, $^{46}Sc-EDTA$, in the digester of which the flow rate varies with time. The digester was assumed as a linear time variant system since the flow rate changed during the experiment and the operation efficiency of the digester was calculated by applying the state-spae equations.
The present study investigates gas residence time and mixing characteristics for various swirl numbers generated by injection of secondary air into a lab-scale cylindrical combustor. Fine dust particles and butane gas were injected into the test chamber to study the gas residence time and mixing characteristics, respectively. The mixing characteristics were evaluated by standard deviation value of trace gas concentration at different measurement points. The measurement points were located 25 mm above the secondary air injection position. The trace gas concentration was detected by a gas analyzer. The gas residence time was estimated by measuring the temporal pressure difference across a filter media where the particles were captured. The swirl number of 20 for secondary air injection angle of 5$^{\circ}$ gave the best condition: long gas residence time and good mixing performance. Numerical calculations were also carried out to study the physical meanings of the experimental results, which showed good agreement with numerical results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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