선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 따라서, 본 연구에서는 국소배기장치 중의 하나인 후드의 다양한 설계인자 중에서 후드의 포착속도개선을 위해 후드 주변 및 후드 내에서의 유동을 수치해석 상용코드를 이용하여 분석하고 풍속계를 통해 실측한 결과와 비교하여 수치해석 결과를 검증하고자 한다. 특히, 후드 끝단의 포착속도를 개선하기 위해 후드 내에 가스유도장치 (gas-guide-device, GGD)라고 칭한 새로운 장치를 기존에 사업장에 설비되어 사용되고 있는 후드에 적용하고 가스 유도장치의 최적 형상을 도출하기 위해 다양한 조건에서 수치해석과 실험을 수행한 후 결과를 제시하고자 한다.
- 본 연구에서는 가스유도장치의 장착 유 , 무에 따른 후드 입구 및 후드 주변에서 발생하는 속도분포를 해석하기 위해 열 . 유체 상용코드인 Phoenics 3.
- 본 연구에서는 국소배기장치 중의 하나인 후드의 흡입성능을 개선하고자 가스유도장치라고 명칭 한 새로운 장치를 제시하여 가스유도장치의 성능평가 및 최적의 형상 도출을 위해 상용코드인 Phoenics 3.1 ver을 사용하여 수치해석을 실시하고, Hot wire type 풍속계를 사용하여 유속을 측정하여 그 결과를 비교, 분석해 보았다.
- 한다. 특히, 후드 끝단의 포착속도를 개선하기 위해 후드 내에 가스유도장치 (gas-guide-device, GGD)라고 칭한 새로운 장치를 기존에 사업장에 설비되어 사용되고 있는 후드에 적용하고 가스 유도장치의 최적 형상을 도출하기 위해 다양한 조건에서 수치해석과 실험을 수행한 후 결과를 제시하고자 한다.
제안 방법
- 가스유도장치의 성능평가와 최적 형상 도출을 위해 본 연구에서는 2가지 실험조건을 설정하여 연구를 수행하였다.
- 두 번째로, 후드의 크기에 따른 가스 유도 장치의 최적 형상을 도출하기 위해, 덕트의 유속 및 관경을 제조현장에 공급하고자 하는 12m/sec, 0 240mm으로 재설정하고, 현재 사용되고 있는 후드의 형상이 매우 다양한 측면을 고려하여 가스유도장치의 폭(b) 에 따른 X, Y의 길이를 X, Y의 비(rate)로 설정하여 후드의 크기 변경에 따른 가스유도장치의 형상을 Table 2와 같은 조건하에서 변경시키면서 충분히 해석하고자 하였다.
- 또한, Table 2의 해석조건을 통한 결과를 토대로 최적 형상을 결정하고, 수치해석 결과에서 결정된 최적 형상을 실제 후드에 장착하여 각 지점별로 발생하는 유속을 Hot wire type 풍속계를 이용®하여 실측을 실시하였다. 여기서, 사용된 풍속계는 TSI(미국) 사에서 제작한 8386 모델로서 Thermal sensor 방식을 사용하고, 유속측정 범위는 0~50m/sec이다.
- 또한, 가스유도장치의 폭이 125mm, 150mm, 175 mm일 경우에 있어서 최적의 X, Y 길이 비가 4: 6일 경우, 가스유도장치의 폭을 얼마로 하였을 때 보다 효과적인지 알아보기 위해 수치해석 과정에서 얻은 유동 시뮬레이션 결과를 토대로 분석해 보았다. Fig.
- 1 ver을 사용하였다. 또한, 수치해석과 동일한 조건하에서 각 위치별 발생하는 유속을 확인해 보기 위하여 풍속계를 이용하여 실측해 보았다.
- 여기서, 가스 유도장치의 X, Y의 길이에 대한 비는 선행 연구에서 X, Y의 길이 비가 약 50~65% 범위에 가까이 접해있을 때 후드의 제어속도나 유속의 결과가 만족할만한 결과를 가져왔기 때문에 Table 2와 같이 선정한 것이다. 또한, 최적 형상 도출을 위한 수치해석에서는 Fig. 2에서 제시한 측정지점의 위치를 후드 끝단에서 약 50mm 정도 떨어진 곳으로 선정하여 수치해석 측정값을 확인하여 보았다. 이는, 일반적으로 노동부에서 권장하는 후드의 오염원 혹은 분진의 흡입능력 평가 기준에서 후드 끝단으로부터 약 50mm 떨어진 지점에서 포착속도 기준을 약 0.
- 첫 번째로, 가스유도장치의 장착 유 . 무에 따른 성능평가를 실시하기 위해, 제조현장에서 장착되어 사용 중인 후드를 해석모델로 선정하고 가스 유도장치를 장착한 경우와 장착하지 않은 경우로 나누어 수치해석 및 실험을 수행하였으며, 실험조건 1은 Table 1과 같다.
- . 무에 따른 흡입성능을 평가하기 위해 Table 1에서 제시한 조건을 토대로 수치해석과 실즉을 수행하였다.
- 수치해석을 위한 경계조건으로는, 후드 입구 면을 Inlet으로 설정 하여 Fixed flow rate 조건을 적용하였고, 후드 표면은 Fixed Pressure 조건을 적용하였다. 또한, 덕트부는 Wall B.
- 앞 32절에서 수치해석을 통해 도줄한 가스 유도장치의 최적 형상을 모델로 실제 유속측정을 위해 가스 유도장치를 제작하여 후드 내에 장착하고 앞서 언급한, 후드 끝단으로부터 약 50mm 떨어진 4개의 측정지점에서 풍속계를 이용하여 실측을 실시하고 그 결과를 확인해 보았다.
- 환기시스템은 먼저 오염물질을 오염원에 근접하여 흡인하는 후드와 오염물질을 이송하는 덕트, 오염물질을 청정하게 처리하는 공기정화장치, 오염물질을 흡인 . 이송할 수 있는 동력을 제공하는 송풍기, 그리고 처리된 공기를 외기로 확산시키는 굴뚝으로 구성된다.
- 후드의 총 격자수는 4, 400개이고, 후드 입구에는 15개의 격자를 형성하였으며, 충분히 수렴된 해를 구하기 위해 물리량의 최대 변화량이 10'12 이하가 될 때를 수렴된 것으로 간주하였다. 또한, 약 100회 정도 반복 계산을 실시한 결과 물리량이 10'技 이하로 유지되어 수렴되었고, 완전한 수렴을 확인하기 위해 약 20회 정도 반복 계산을 실시하였다.
대상 데이터
- 2는 후드 내에 가스유도장치의 장착 유 . 무에 따른 성능평가 및 최적 형상 도출을 위해 후드 끝단 입구에 4개의 측정지점을 선정한 2D 형상의 해석 모델이다.
- 본 연구에서는 수치해석 및 실험을 위해 해석모델로 현재 제조업 현장에 설치되어 사용하고 있는 후드를 선정하였다. Fig.
- 실시하였다. 여기서, 사용된 풍속계는 TSI(미국) 사에서 제작한 8386 모델로서 Thermal sensor 방식을 사용하고, 유속측정 범위는 0~50m/sec이다.
이론/모형
- 본 연구에서 수치해석을 위해 사용된 상용코드 Phoenics 3.1은 이산화 방법으로 유한체적법을 사용하고 있고, 연속방정식과 운동량 방정식을 조합시키는 방법으로 SIMPLE-C(semi-implicit-method for pressure-linked equations consistent) 알고리즘을 사용하였다*. 이 알고리즘은 Patankar에 의하여 제안된 SIMPLE 알고리즘'에 압력보정식 (pressure-correction equation)을 일부 수정한 알고리즘이다.
성능/효과
- 2) 가스유도장치의 최적 형상 도출을 위한 수치해석 결과, 가스유도장치의 폭(b)이 125mm, 150mm, 175mm이고, X, Y의 길이비가 4: 6일 때 후드 끝단의 포착속도 측정 지점에서 흡입성능이 향상되는 것을 확인하였다.
- 3) 그러나, 가스유도장치의 폭(b)이 150mm와 175 mm 인 경우에는 125mm 인 경우에 비하여 가스 유도장치의 후드 안쪽 끝단에서 와류가 크게 형성되는 것이 확인되어, 가스유도장치의 폭(b)이 125mm이고 X, Y의 비가 4: 6일 때 최적의 형상이라고 결정하였다.
- 4) 가스유도장치의 최적 형상이 b = 125mm, X: Y = 4 : 6일 때, 가스유도장치 의 장착 유 . 무에 따른 수치해석 및 실측 결과에서도 가스유도장치가 장착된 경우가 장착되지 않은 경우에 비해서 수치해석과 실측 결과가 약 4.
- 5) 결국, 가스유도장치를 후드 내에 장착하였을 경우, 장착하지 않았을 경우보다 후드 양쪽 끝단 부근에서 흡입성능이 개선되는 것을 알 수 있다.
- Fig. 3에서 보는 바와 같이, 가스유도장치가 장착되지 않은 경우에는 후드 양단에 파란색으로 나타난 저 유속영 역(흰색으로 표시 된 영 역)의 속도가 가스 유도장치를 장착한 후 후드 양단에서 속도분포가 상대적으로 향상됨을 가시적으로 확인할 수 있으며, Fig. 4의 실측 결과에서도 가스유도장치를 장착하지 않은 경우보다 장착하였을 경우의 유속이후드 양단에서 전반적으로 상승되는 것을 확인할 수 있다.
- 3과 4의 각 지점별 수치해석을 통한 계산 결과 값과 실측을 통한 측정결과 값을 Table 3 에 정리하여 나타내었다. Table 3에서 보는 바와 같이, 수치해석 결과에서는 가스유도장치를 장착하였을 경우가 장착하지 않았을 경우보다 측정지 점별로 약 18~23% 정도 유속이 상승함을 알 수 있고, 실측 결과에서는 수치해석 결과와 정확히 일치하지는 않지만 측정지점별로 약 21-30% 정도 유속이 상승하였음을 알 수 있다. 결국, 가스유도장치를 후드 내에 장착하였을 경우가 장착하지 않았을 경우보다 후드 입구 및 주변에서 유속의 증가로 인해 포착속도의 증대와 함께 흡입능력을 상승시키는 것을 확인할 수 있으며, 수치해석 결과를 토대로 가스 유도장치의 성능평가의 수치해석적 접근은 객관적 신뢰성을 확보할 수 있게 되었다고 판단된다.
- 가스 유도 장치 최적 형상 도출을 위한 수치해석 결과를 살펴보면, 우선 가스유도장치의 폭이 각각 125mm, 150mm, 175 mm인 경우에 있어서 각각의 X, Y의 비에 대해 유속을 측정한 결과, 가스유도장치의 폭이 125mm일 경우는 X, Y의 비가 4 : 6일 때 다른 형상비의 경우보다 후드 입구 양쪽 끝단에서의 유속이 약 1.212~ 1.213m/sec로 비교적 높게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 가스유도장치의 폭이 150mm와 175 mm일 때 X, Y의 비에 따른 유속계산 결과를 비교, 분석해 보았을 때 폭이 125mm인 경우와 마찬가지로 X, Y의 비가 4 : 6일 때 후드 입구 양쪽 끝단에서 1.
- Table 3에서 보는 바와 같이, 수치해석 결과에서는 가스유도장치를 장착하였을 경우가 장착하지 않았을 경우보다 측정지 점별로 약 18~23% 정도 유속이 상승함을 알 수 있고, 실측 결과에서는 수치해석 결과와 정확히 일치하지는 않지만 측정지점별로 약 21-30% 정도 유속이 상승하였음을 알 수 있다. 결국, 가스유도장치를 후드 내에 장착하였을 경우가 장착하지 않았을 경우보다 후드 입구 및 주변에서 유속의 증가로 인해 포착속도의 증대와 함께 흡입능력을 상승시키는 것을 확인할 수 있으며, 수치해석 결과를 토대로 가스 유도장치의 성능평가의 수치해석적 접근은 객관적 신뢰성을 확보할 수 있게 되었다고 판단된다.
- 213m/sec로 비교적 높게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 가스유도장치의 폭이 150mm와 175 mm일 때 X, Y의 비에 따른 유속계산 결과를 비교, 분석해 보았을 때 폭이 125mm인 경우와 마찬가지로 X, Y의 비가 4 : 6일 때 후드 입구 양쪽 끝단에서 1.210~ 1.213m/sec로 전반적으로 유속이 높게 나타나는 것을 알 수 있었다. 이를 토대로, 가스 유도장치의 X, Y의 비가 4 : 6일 때 후드의 양쪽 끝단 부분에서 흡입효율을 높일 수 있다고 볼 수 있으며, 이는 본 연구에서 개선하고자 하는 후드 입구 양쪽 끝단 부분에서 오염원 및 분진 등의 흩어짐을 막고 미처 흡입하지 못하고 이송되는 분진을 보다 효과적으로 포착할 수 있다고 판단된다.
- 때를 수렴된 것으로 간주하였다. 또한, 약 100회 정도 반복 계산을 실시한 결과 물리량이 10'技 이하로 유지되어 수렴되었고, 완전한 수렴을 확인하기 위해 약 20회 정도 반복 계산을 실시하였다.
- 6은 가스유도장치의 장착 유 . 무에 따른 수치해석 결과를 가시적으로 나타낸 그림으로써, 가스 유도장치가 장착되지 않은 후드의 경우보다 가스 유도장치를 장착된 후드 입구 양단에서 유속분포가 향상됨을 확인할 수 있었다. 또한, Fig.
- 4 : 6일 때, 가스유도장치 의 장착 유 . 무에 따른 수치해석 및 실측 결과에서도 가스유도장치가 장착된 경우가 장착되지 않은 경우에 비해서 수치해석과 실측 결과가 약 4.5~5.3% 정도와 10-12% 정도로 각각 포착속도가 높게 나타나는 것을 확인하였다.
- 1) 후드 내 가스유도장치의 장착 유 . 무에 따른 흡입성능을 통해 가스유도장치의 성능평가를 수치해석과 실험을 통하여 수행한 결과, 후드 내에 가스 유도장치를 장착하지 않은 경우보다 장착한 경우에서 후드 끝단 입구의 유속분포가 수치해석의 경우는 약 18~23% 정도, 실측의 경우는 약 21-30% 정도로 높게 나타나는 것을 확인하였다.
- 5는 가스유도장치의 폭이 125mm, 150mm, 175 mm이고, X, Y의 길이 비가 4 : 6인 경우의 유동 시뮬레이션 결과를 가시적으로 보여주고 있다. 수치해석 결과를 비교, 분석한 결과에서 폭이 150mm이나 175mm일 경우에도 후드 입구 양쪽 끝단 및 후드와 가스 유도장치 사이에서 유속이 빠르게 나타났지만, 가스유도장치 끝단에서 형성되는 와류의 영향을 고려해 보았을 때 가스유도상치의 폭이 인 때보다 150mm, 175mm일 때 와류의 형성이 비교직 크게 나타나는 짐을 감안하여 가스유도장치의 폭이 125mm이고, X, Y의 비가 4: 6인 가스유도장치를 최적 형상으로 결정하였다.
- 무에 따른 수치해석 결과값과 실측값을 비교하여 Table 5에 나타내었다. 수치해석에 의해 계산된 결과는 가스유도 장치가 장착된 경우가 장착되지 않은 경우에 비해 후드 입구 양쪽 끝단에서 약 4.5-53% 정도 포착속도가 높게 나타나는 것으로 나타났으며, 실측을 통한 결과에서는 가스유도장치가 장착된 경우가 장착되지 않은 경우보다 약 10-12% 정도로 포착속도가 높게 나타나는 것을 확인하였다. 결국, 가스 유도장치를 후드 내에 장착하였을 경우, 장착하지 않았을 경우보다 후드 양쪽 끝단 부근에서 흡입성능이 개선되는 것을 알 수 있다
- 213m/sec로 전반적으로 유속이 높게 나타나는 것을 알 수 있었다. 이를 토대로, 가스 유도장치의 X, Y의 비가 4 : 6일 때 후드의 양쪽 끝단 부분에서 흡입효율을 높일 수 있다고 볼 수 있으며, 이는 본 연구에서 개선하고자 하는 후드 입구 양쪽 끝단 부분에서 오염원 및 분진 등의 흩어짐을 막고 미처 흡입하지 못하고 이송되는 분진을 보다 효과적으로 포착할 수 있다고 판단된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.