• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제18권6호
• /
• pp.1-7
• /
• 2017

분무식 노즐(spray nozzle)은 액체의 표면을 증가시키기 위해 에너지를 공급하여 액체를 다수의 액적으로 미립화시키는 장치로 연소과정에서의 연료의 미립화 또는 표면이나 입자의 코팅 등 여러 산업분야에 다양한 목적으로 응용된다. 초음파 미립화 노즐은 진동 발생장치로부터 고진동수의 전기에너지를 받아 같은 진동수의 기계적 에너지로 변환시키는 변환기를 갖고 있다. 변환된 에너지를 액체에 부가하여 고주파 진동에 의해 미세한 액적을 생성하여 분사한다. 코팅작업에서 가압되지 않은 저속의 분무는 액적이 튕겨나가지 않고 표면에 달라붙어 과도하게 분사되는 양을 줄일 수 있다. 초음파 미립화 노즐은 초음파 진동부 외벽에 공기를 공급해 줄 수 있는 공간을 통해 생성된 보조 공기흐름을 이용하여 저속의 액적을 운반하여 분무특성이나 분무형상을 조절할 수 있다. 따라서 주위 공기의 흐름을 이용하여 원하는 분무특성을 얻을 수 있다. 본 연구에서는 액적의 분사 운동을 모사하기 위해 라그랑지안 분산상 모델(DPM)을 적용한 상용코드 FLUENT를 사용하여 액적 주위의 공기흐름을 동반하는 초음파 미립화 노즐을 해석하였다. 노즐 수축부 형상, 액적의 크기 그리고 공기 측 압력차의 크기를 변화시키며 수치해석을 수행하여 코팅용 분무를 위한 최적 조건을 연구하였다.

• 한국재료학회지
• /
• 제27권11호
• /
• pp.609-616
• /
• 2017

We investigated a Leidenfrost effect in the growth of ZnO nanostructures on silicon substrates by ultrasonic-assisted spray pyrolysis deposition(SPD). Structural and optical properties of the ZnO nanostructures grown by varying the growth parameters, such as substrate temperature, source concentration, and suction rate of the mist in the chambers, were investigated using field-emission scanning electron microscopy, X-ray diffraction, and photoluminescence spectrum analysis. Structural investigations of the ZnO nanostructures showed abnormal evolution of the morphologies with variation of the substrate temperatures. The shape of the ZnO nanostructures transformed from nanoplate, nanorod, nanopencil, and nanoprism shapes with increasing of the substrate temperature from 250 to $450^{\circ}C$; these shapes were significantly different from those seen for the conventional growth mechanisms in SPD. The observed growth behavior showed that a Leidenfrost effect dominantly affected the growth mechanism of the ZnO nanostructures.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제50권4호
• /
• pp.690-695
• /
• 2012

가스 하이드레이트는 순수한 물이 이루는 격자구조 내에 다양한 가스분자들이 선택적으로 포획되어진 고체상의 화합물로, 최근 이산화탄소를 포집, 수송, 저장 하는 CCS (Carbon Capture and Storage)기술에 이를 응용하려는 연구가 활발히 진행되고 있다. 가스 하이드레이트를 적용한 CCS 기술의 핵심은 효과적으로 $CO_2$ 하이드레이트를 제조하는 기법의 개발이며, 본 연구에서는 초음파 노즐을 이용하여 수십 나노미터 직경의 미세수적을 통해 고속의 $CO_2$ 하이드레이트 제조기술 개발하였고, 이 과정의 특성을 파악해 보았다. 주파수 2.4 MHz의 초음파 노즐을 이용하여 미세직경의 수적을 분무하고 이송가스(carrier gas)로 $CO_2$를 적용, 미세 수적과 $CO_2$가 동시에 급속 냉각되는 저온 반응기에 도입되어 다공질 얼음입자가 직접 평균 $10.7{\mu}m$ 직경의 $CO_2$ 하이드레이트로 생성되는 연속공정을 개발하였다. 미세직경 얼음입자를 시작물로 하여 정압조건에서 $CO_2$ 하이드레이트가 생성되도록 하며 가스포집량을 측정, 그의 가스 포집속도를 알아본 결과, 미세직경이며 동시에 다공 얼음이 제공하는 높은 기-고 접촉면적으로 인해 가스 하이드레이트 생성에 매우 적합한 것을 알 수 있었으며, 제조된 $CO_2$ 하이드레이트의 자기보존효과(self-preservation effect)를 실험으로 확인함으로서 $CO_2$ 가스의 수송에도 이용 가능함을 알 수 있었다.

• 한국분말재료학회지
• /
• 제8권3호
• /
• pp.151-156
• /
• 2001

MgO based nanocomposite powder including ferromagnetic iron particle dispersions, which can be available for the magnetic and catalytic applications, was fabricated by the spray pyrolysis process using ultra-sonic atomizer and reduction processes. Liquid source was prepared from iron (Fe)-nitrate, as a source of Fe nano-dispersion, and magnesium (Mg)-nitrate, as a source of MgO materials, with pure water solvent. After the chamber were heated to given temperatures (500~$^800{\circ}C$), the mist of liquid droplets generated by ultrasonic atomizer carried into the chamber by a carrier gas of air, and the ist was decomposed into Fe-oxide and MgO nano-powder. The obtained powders were reduced by hydrogen atmosphere at 600~$^800{\circ}C$. The reduction behavior was investigated by thermal gravity and hygrometry. After reduction, the aggregated sub-micron Fe/MgO powders were obtained, and each aggregated powder composed of nano-sized Fe/MgO materials. By the difference of the chamber temperature, the particle size of Fe and MgO was changed in a few 10 nm levels. Also, the nano-porous Fe-MgO sub-micron powders were obtained. Through this preparation process and the evaluation of phase and microstructure, it was concluded that the Fe/MgO nanocomposite powders with high surface area and the higher coercive force were successfully fabricated.