• Journal of Environmental Science International
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• v.6 no.1
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• pp.25-31
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• 1997

The variations of gas hold-up, overall volumetric oxygen mass transfer coefficients and liquid circulation velocity in an internal loop reactor were investigated to manifest scale-up effect. The relationship between superficial gas velocity and gas hold-up were found as Ugr = 0.045 $\varepsilon$r in the pilot-scale and Ugr = 0.056 $\varepsilon$r in the bench-scale reactor. The overall volumetric oxygen mass tractsfer coefficient, KLa was slightly increased in the pilot-scale than in the bench-scale reactor. Flow regime was changed from the bubble flow to the churn-turbulent flow when the superficial gas velocity reached to 3.5 - 4 cm/sec in the pilot-scale.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.41 no.6
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• pp.415-421
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• 2017

As stricter environmental regulation have led to an increase in the water treatment cost, it is necessary to quantitatively study the input power of the aeration process to improve the energy efficiency of the water treatment processes. The objective of this study is to propose the empirical correlations for the mass transfer coefficient with the gas hold-up and input power in order to investigate the mass transfer characteristics of the aeration process. It was found that as the input power increases, the mass transfer coefficient increases because of the decrease of gas hold-up and increase of Reynolds number, the penetration length, and dispersion of mixed flow. The correlations for the volumetric mass transfer coefficients with gas hold-up and input power were consistent with the experimental data, with the maximum deviation less than approximately ${\pm}10.0%$.

• Microbiology and Biotechnology Letters
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• v.22 no.6
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• pp.659-664
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• 1994

In order to predict gas hold-up and oxygen transfer rate during sisomicin fermentation employing air lift fermentor, simulated media similar to fermentation broths in rheological proper- ties were prepared and used. Rheological properties of fermentation broths from 40 hours and 60 hours of cultivation were analyzed by applying to Power's Law equation. Regardless of addition and no addition of MgSO$_{4}$, the tendencies, that n value was decreased and K value was increased as aeration rate was increased, were shown. Simulated media of twelve different fermentation broths were formulated in a range of 0.7 to 2.1% CMC, and the values of gas hold-up and k$_{L}$a depending on superficial air velocity were measured using these simulated media. And the relation- ships, $\varepsilon$=$\alpha$U$_{Gr}$$\beta$, K$_{L}$a=$\gamma$U$_{Gr}$$\delta$ were obtained, and these equations are thought to be used to predict the values of gas hold-up and k$_{L}$a during fermentation.

• Journal of the Korean Institute of Gas
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• v.18 no.4
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• pp.63-67
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• 2014

Fischer-Tropsch synthesis mainly produces a wax which is a viscous liquid for long carbon chain. When a catalytic fixed-bed reactor is used for Fischer-Tropsch synthesis, the wax generated on a catalyst surface can keep adsorbing on the catalyst surface. This liquid hold-up causes significant pressure drop and clogging problems through the reactor. Thus, the model for liquid hold-up is required to design the size of reactor and catalyst particles. In this study, the liquid hold-up model considering structural and operational conditions was proposed based on empirical equations for convective mass transfer between the syngas flow and the wax-adsorbed catalyst. The developed model was validated by comparing with the experimental data from Knochen's work (2010). The influence of reactor length and coross section on the wax hold-up in reactor were analyzed and the optimal reactor size were proposed.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.112.2-112.2
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• 2010

슬러리 기포탑 반응기는 열 및 물질 전달의 용이성, 낮은 운전비용 및 장치의 간단성의 장점을 가지고 있어서 Fischer-Tropsch 반응, bio-reaction 등에 많이 응용되고 있다. 그러나 기포탑 반응기 내의 물질 거동은 매우 복잡하기 때문에 많은 연구가 이루어지고 있음에도 불구하고 그 현상에 대한 명확한 이해는 어려운 상황이다. 특히 기포탑반응기내에 기체의 포집율(gas hold-up)을 증가시키는 것을 목적으로 하는 연구들이 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 기체의 분사 방향에 따른 기체 포집율의 변화를 관찰하였다. 기체 분사는 0.6 mm의 pore가 66개로 구성된 perforated plate를 통해서 이루어졌고, 수직방향, 수평방향, 45도 그리고 수직/수평 조합의 네 가지 분사방향에 대해서 실험을 수행하였다. 반응기는 내경이 0.15 m이고 높이 2.0 m 아크릴 반응기를 이용하였다. 사용된 연속상은 수돗물을 사용하였고 분산상 기체로는 압축 공기를 이용하였다. 전체적인 기체 포집율은 수직방향의 분사방향에서 가장 높게 측정되었다. 그리고 수직/수평의 조합 분사방향의 경우, 기체 포집율이 가장 낮게 관찰되었다. 이것은 분사방향이 수직/수평으로 서로 엇갈릴 경우, 기포간의 충돌 가능성이 높아지고 bubble coalescence가 증가하였기 때문인 것으로 보인다. 실제로 homogeneous flow regime에서 heterogeneous flow regime으로 전환되는 기체선속도는 분사방향이 수직, 45도, 수평, 수직/수평 조합의 순서로 감소하였다. 즉 이 순서로 기체흐름의 와류가 증가하는 것을 알 수 있었다. 또한 Dynamic Gas Disengagement(DGD) 분석을 통하여 큰 기포가 발생하기 시작하는 기체 선속도의 변화를 관찰하였다. 이 경우, 예상되듯이 수직/수평 조합에서는 1.5 cm/sec 기체 선속도에서 큰 기포가 발생하기 시작한 반면 수직 방향 분사의 경우에는 2.5 cm/sec의 보다 높은 기체 선속도에서 관찰되기 시작하였다. 이러한 현상들을 종합하였을 때, 기체 분사방향을 수직으로 일정하게 했을 때, 기포간 출동을 최소화하고 와류발생을 최대한 지연시키며 전체 기체 포집율을 증가시킬 수 있음을 알 수 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.133.1-133.1
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• 2010

슬러리 기포탑 반응기는 열 및 물질 전달의 용이성, 낮은 운전비용 및 장치의 간단성의 장점을 가지고 있어서 Fischer-Tropsch 반응, bio-reaction 등에 많이 응용되고 있다. 그러나 기포탑 반응기 내의 물질 거동은 매우 복잡하기 때문에 많은 연구가 이루어지고 있음에도 불구하고 그 현상에 대한 명확한 이해는 어려운 상황이다. 특히 기포탑반응기 내에 기체의 포집율(gas hold-up)을 증가시키는 것을 목적으로 하는 연구들이 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 trayed bubble column 반응기에서 tray의 기공크기에 따른 기체 포집율의 변화를 관찰하였다. 실험에 사용된 반응기는 내경이 0.15 m이고 높이 2.0 m의 아크릴 반응기를 이용하였다. 사용된 연속상은 수돗물을 사용하였고 분산상 기체로는 압축공기를 이용하였다. Tray의 기공크기는 1.1 mm부터 14.0 mm까지 변화시키면서 높이별 기체 포집율의 변화를 관찰하였다. 기체 포집율의 변화를 균일흐름 영역과 불균일 흐름 영역에서 그 양상이 다르게 나타났다. 즉 균일계 영역에서는 기공의 크기가 1.1 mm부터 2.9 mm까지 증가시면 기체포집율이 감소하는 반면 2.9 mm 이상에서는 증가하는 것으로 관찰되었다. 반면 불균일 흐름 영역에서는 전반적으로 기공의 크기가 작아질수록 기체포집율이 증가하였다. 또한 각각의 흐흠 영역에서의 기체포집율 증가정도는 확연한 차이를 보이는 것을 알 수 있었다. 이것은 흐름영역의 유체거동에 따라서 기포와 tray 기공사이의 상호작용 메커니즘이 달라지기 때문인 것으로 보인다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.876-879
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• 2009

Fischer-Tropsch 합성 반응과 같은 slurry bubble column reactor에서는 반응 속도를 증진시키기 위해서는 서로 다른 상간의 접촉 면적을 최대화함으로써 물질 전달을 원활하게 유지하여야 한다. 특히 Fischer-Tropsch 합성 반응에서는 반응물인 기체가 촉매로서 기능하는 고체 표면으로의 external mass transfer가 효과적으로 이루어져야 하기 때문에 반응기 내의 기체의 거동뿐만 아니라 고체인 촉매의 분포에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 따라서 본 연구에서는 반응기 내에 기체의 superficial velocity를 변화시키면서 기체의 hold up 뿐만 아니라 고체 입자의 분포특성에 대하여 관찰하였다. Superficial velocity가 증가함에따라 gas hold up의 경우, 일정하게 증가하다가 6 cm/sec 이상에서 그 증가폭이 감소하였다. 즉 6 cm/sec이상에서 turbulent flow regime을 형성하였다. 또한 고체입자의 분포 역시 기체의 superficial velocity가 증가함에따라 보다 균일하게 되는 것을 확인할 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.50 no.3
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• pp.505-510
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• 2012

The gas hold-up has a strong relationship with the size distribution and rising velocities of bubbles in a bubble column. Therefore, many previous researchers have studied on the hydrodynamics focusing on the bubble size variation in bubble column. In this study, the bubble behavior was influenced by partitioning porous plates installed at a certain height in a trayed bubble column. The gas hold-up was increased in non-sparging region (H/D > 5) as well as sparging region. We identified the effect of the partitioning porous plate using three trayed bubble columns with different reactor geometries. Furthermore, the bubble break-up frequency and size distribution were observed before and after individual bubbles penetrated through the plate. The arrangement of the plates was also investigated using a 0.15-m-in-diameter bubble column. Based on the result, we applied this design concept to a 0.36-m-in-diameter, 22 m tall trayed bubble column and identified the effect of the partitioning porous plate on the gas hold-up increase.

• Journal of Environmental Science International
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• v.9 no.5
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• pp.393-396
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• 2000

Packing tower has been used in the chemical industry and the protection of environment for a long time. In the view of environmental protection purification of exhaust gas can be performance effective by gas absorption in counter-current packing tower. In this study characteristics of hydraulic and mass transfer were investigated in D. $0.3m {\times} H. 1.4m$ packing tower with 50mn plastic Hiflow-ring. This study was carried out "Test systems were experimented in conditions of Air, $Air/H_2O. NH_3-Air/H_2O, NH_3-Air/H_2O-H_2SO_4$ and $SO_2-Air/H_2O-NaOH$ under steady state" The extent of test included dry and wetting pressure drop physical law separation efficiency and hold-up as function of gas and liquid load.quid load.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.77.1-77.1
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• 2011

슬러리 기포탑 반응기는 열 및 물질 전달의 용이성, 낮은 운전비용 및 장치의 간단성의 장점을 가지고 있어서 Fischer-Tropsch 반응, bio-reaction 등에 많이 응용되고 있다. 특히, 반응물은 기체 상태로 반응기에 투입이 되는데, 이 기포입자의 상승하는 힘을 바탕으로 기상/액상/고상이 균일하게 혼합되게 된다. 많은 연구자들이 이러한 기포탑 반응기의 성능을 개선하고자, 다양한 반응기 디자인에 대하여 보고하고 있다. 특히 반응기 내부에 tray를 설치함으로써, 기포 포집율을 증진시기고 액상의 역류를 최소화시키는 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는, 다양한 기공크기를 갖는 tray를 활용함으로써 높이에 따른 기포 포집율의 변화 및 반응기 내에 기포 입자의 거동 특성에 대하여 살펴보았다.