• 대한환경공학회지
• /
• 제37권12호
• /
• pp.689-695
• /
• 2015

부착성 미생물을 이용하여 기체상 오염물질을 여과 방식으로 처리하는 생물 공정은 기체상의 흐름 특성과 공정 인자간 관련성이 매우 복잡하게 작용하는 특징을 가진다. 본 연구는 기체상 공정의 특성으로 미세한 변화에도 반응이 급변하는 현상과 물질간 반응관계의 중요성을 고려하여 일반화된 plug flow계 반응조의 공정 분석 도구로 활용 가능한 1차원 동적 수치해석 모델을 개발하였다. 개발 모델은 물질수지 원리를 기초하여 확산을 단순화하고 물질간 경쟁, 상승, 억제 반응 등 상호 반응관계를 반영하여 구성이 용이하도록 하였다. 개발 모델의 적용성 평가는 저속과 고속으로 구분된 BTX 제거 실험에 대하여 보정과 검정 절차로 수행되었다. 개발 모델은 고속 조건의 toluene을 제외하고 모든 조건과 항목에서 상관계수($R^2$) 0.79 이상에서 실험 결과를 재현하였다. 개발 모델은 연속흐름(plug flow)계로써 기체상-생물막의 일반화된 공정에 적용할 수 있는 것으로 평가되었으며 복잡하고 다양한 공정 실험에서 설계 인자 분석 및 효율 평가에 유용한 도구로 사용될 수 있다.

• 한국연소학회지
• /
• 제19권4호
• /
• pp.49-55
• /
• 2014

Design criterion for the size of micro Pt-catalytic combustor is investigated in terms of heat release rate. One-dimensional plug flow model is applied to determine the surface reaction constants using the experimental data at stoichiometric butane-air mixture. With these reaction constants, the mass fraction of butane and heat release rate predicted by the plug flow model are in good agreement with the experimental data at the combustor exit. The relationship between the size of micro catalytic combustor and mixture flowrate is introduced in the form of product of two terms-the effect of fuel conversion efficiency, and the effect of chemical reaction rate and mass transfer rate.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제59권1호
• /
• pp.77-84
• /
• 2021

Plug flow reactor (PFR) 내의 과열점(hot spot) 온도를 조절하는 것은 생성물의 수득률 및 순도, 안전성 측면에서 중요하다. 본 연구에서는 더 현실에 가깝게 모델링 하기 위하여 PFR 내부의 냉각액 온도를 상태변수로 설정하고 방사 방향의 열 및 물질전달을 고려하였다. 모델은 반응물의 농도 및 온도와 냉각액의 온도 총 3개의 상태변수로 이루어져 있으며, 등온 냉각액의 유량을 조작변수로 가진다. 본 연구에서는 방사 방향의 열 및 물질전달을 고려한 제어식이 그렇지 않은 제어식보다 과열점의 온도를 set point 부근으로 더 효과적으로 유지한다는 것을 보였다. 본 연구에서 제안한 제어식은 냉각액의 온도가 반응물 온도의 약 0.7배 부근일 때 St가 1.3 이상이고 Ac/A가 2.0 이하인 조건에서 강건성을 유지하였다. 이 조건에서 반응기로 유입되는 반응물의 온도가 5% 범위에서 바뀔 때 본 연구에서 제안된 제안식을 이용하면 과열점의 온도를 set point의 1% 이내로 유지할 수 있다.

• 신재생에너지
• /
• 제18권4호
• /
• pp.12-21
• /
• 2022

The pyrolysis characteristics of high-density polyethylene (HDPE), low-density polyethylene (LDPE), and polypropylene (PP) were analyzed numerically using a 1D plug flow reactor (PFR) model. A lumped kinetic model was selected to simplify the pyrolysis products as wax, oil, and gas. The simulation was performed in the 400-600℃ range, and the plastic pyrolysis and product generation characteristics with respect to time were compared at various temperatures. It was found that plastic pyrolysis accelerates rapidly as the temperature rises. The amounts of the pyrolysis products wax and oil increase and then decrease with time, whereas the amount of gas produced increases continuously. In LDPE pyrolysis, the pyrolysis time was longer than that observed for other plastics at a specified temperature, and the amount of wax generated was the greatest. The maximum mass fraction of oil was obtained in the order of HDPE, PP, and LDPE at a specified temperature, and it decreased with temperature. Although the 1D model adopted in this study has a limitation in that it does not include material transport and heat transfer phenomena, the qualitative results presented herein could provide base data regarding various types of plastic pyrolysis to predict the product characteristics. These results can in turn be used when designing pyrolysis reactors.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2006년도 춘계학술대회
• /
• pp.425-428
• /
• 2006

Natural gas hydrate has been a major problem for its plugging nature in the pipeline. With the demand of deep-water production, the importance of flow assurance technology, preventing hydrate, asphaltene and wax in the pipeline becomes bigger Kinetic models combined with the flow simulator are being developed to explain the nature of hydrate plug formation in the pipeline. To simulate the hydrate plug formation, each stage including the nucleation, growth and agglomeration should be considered. The hydrate nucleation is known to be stochastic and is believed hard to be predicted. Recent publications showed hydrate growth and agglomeration can be observed rigorously using a particle size analyzer. However properties of the hydrate should be investigated to model the growth and agglomeration. The attractive force between hydrate particles, supposed to be the capillary force, was revealed to be stochastic. Alternative way to model the hydrate agglomeration is to simulate by the discrete element method. Those parameters, particle size distribution, attractive force, and growth rate are embedded into the kinetic model which is combined Into the flow simulator. When compared with the flowloop experimental data, hydrate kinetic model combined into a flow simulator showed good results. With the early results, the hydrate kinetic model is promising but needs more efforts to improve it.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제23권8호
• /
• pp.1022-1030
• /
• 1999

A numerical study was carried out to analyze the effect of flow distribution of stirred part and plug flow part on combustion efficiency at the coal gasification process in an entrained bed coal reactor. The model of computation was based on gas phase eulerian balance equations of mass and momentum. The solid phase was described by lagrangian equations of motion. The $k-{\varepsilon}$ model was used to calculate the turbulence flow and eddy dissipation model was used to describe the gas phase reaction rate. The radiation was solved using a Monte-Carlo method. One-step parallel two reaction model was employed for the devolatilization process of a high volatile bituminous Kideco coal. The computations agreed well with the experiments, but the flame front was closer to the burner than the measured one. The flow distribution of a stirred part and a plug flow part in a reactor was a function of the magnitude of recirculation zone resulted from the swirl. The combustion efficiency was enhanced with decreasing stirred part and the maximum value was found around S=1.2, having the minimum stirred part. The combustion efficiency resulted from not only the flow distribution but also the particle residence time through the hot reaction zone of the stirred part, in particular for the weak swirl without IRZ(internal recirculation zone) and the long lifted flame.

• Environmental Engineering Research
• /
• 제9권1호
• /
• pp.45-50
• /
• 2004

• Environmental Engineering Research
• /
• 제9권1호
• /
• pp.38-44
• /
• 2004

• 한국연소학회:학술대회논문집
• /
• 한국연소학회 2015년도 제51회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
• /
• pp.157-159
• /
• 2015

In this study, $CF_4$ decomposition was experimentally investigated in a high temperature flow reactor. Effects of temperature, reactant composition and concentration, and residence time on its decomposition into other stable species were analyzed. Then the results were compared to numerical results obtained using Chemkin Plug Flow Reactor model with Princeton Chemistry. As a preliminary result higher decomposition rate is obtained for higher reactor temperature and long residence time when proper reactants are supplied.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제20권4호
• /
• pp.619-625
• /
• 2019

저심도 터널에서는 온도차에 의한 부력을 이용한 자연배기시스템이 많이 사용되고 있지만 이는 연기배출을 인위적으로 조절할 수 없다. 그러므로 자연배기시스템에서는 수직환기구에서 연기 배출량이 설계된 연기 배출량보다 적어지는 Plug-holing 현상을 고려한 설계가 필수적이다. Plug-holing 현상은 터널과 수직환기구의 형상 위치, 화원의 위치와 발열량 등에 영향을 받는다. 본 연구에서는 터널과 자연 환기구의 단면적 비와 화원의 열방출률이 자연배기시스템에서 발생하는 Plug-holing 현상에 미치는 영향에 대하여 실험적으로 분석하였다. 1/20 크기로 축소시킨 실험모델에서 터널과 수직환기구의 종횡비는 고정시키고 터널과 수직환기구의 단면적 비를 달리하여 Plug-holing 현상에 미치는 영향을 확인하였다. 화원의 열방출율은 0.55 kW, 0.98 kW, 1.67 kW로 고정시켰다. 실험결과, 연기 경계층온도와 수직환기구 내의 온도와의 비교를 통한 Plug-holing 발생을 판단하였고, 터널과 수직환기구의 단면적 비가 증가함에 따라서 수직환기구 하부의 유동과 온도분포 특성이 변함을 확인하였다. 터널 화재 시 Plug-holing 현상은 터널과 수직환기구의 단면적 비에 영향을 받으며 단면적 비가 클수록 Plug-holing 발생 가능성이 증가하였다.