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논문 상세정보

CFD 시뮬레이션을 이용한 이젝터 혼합실 형상에 따른 성능 평가에 관한 연구

Study on Performance Evaluation of Mixing Section of Ejector using CFD simulation

초록

이젝터는 펌프의 일종으로서 고압의 유체가 지닌 압력에너지를 이용하여 흡입 유체를 빨아들여 이송하는 기계장치이다. 본 논문은 유한체적법 기반의 CFD 분석을 이용하여 이젝터의 성능에 영향을 미치는 혼합실 형상에 따른 영향을 조사하였다. 혼합실 내부의 노즐 직경과 노즐목 길이, 그리고 노즐 끝단과 유체가 외부로 빠져나가는 디퓨저 입구까지의 거리를 변화시키면서 성능을 좌우하는 흡입유체가 가장 잘 흡입되는 최적의 조건을 조사하였다. 연구 결과 이젝터의 성능은 노즐의 직경이 가장 큰 영향을 나타내는 것을 확인하였다. 혼합실 내부 노즐의 직경이 감소함에 따라 혼입율이 증가하는 것을 확인하였고 노즐 직경이 증가할수록 혼입율이 감소되는 것을 확인하였다. 반면 노즐목 길이, 노즐끝단과 디퓨저 입구까지의 거리에 대한 영향은 미비한 것으로 확인되었다. 마지막으로 CFD분석 자료를 토대로 인공신경망을 이용하여 더욱 구체적인 이젝터 혼합실 형상, 노즐 직경 23.8mm를 제시하였다.

Abstract

An ejector is a kind of pump which is using pressure energy of high pressure fluid. This study aims to investigate performance influencing according to change the ejector mixing section shape using CFD simulation by Finite Volume Method. Optimum conditions were suggested 3 kind of variable such as nozzle diameter, nozzle length, distance from nozzle tip to the diffuser inlet. The results, It was confirmed that the diameter of the nozzle was the greatest effect in performance of the ejector. The diameter of the nozzle get smaller, mixing ratio was increased. On the other hand, nozzle length, distance from nozzle tip to the diffuser inlet had little effect on performance. It was proposed specific Mixing section, Nozzel diameter 23.8mm using the Artificial Neural Network.

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핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
이젝터
이젝터란 무엇인가?
펌프의 일종으로서 고압의 유체가 지닌 압력에너지를 이용하여 흡입 유체를 빨아들여 이송하는 기계장치

이젝터는 펌프의 일종으로서 고압의 유체가 지닌 압력에너지를 이용하여 흡입 유체를 빨아들여 이송하는 기계장치이다. 본 논문은 유한체적법 기반의 CFD 분석을 이용하여 이젝터의 성능에 영향을 미치는 혼합실 형상에 따른 영향을 조사하였다.

이젝터
이젝터는 어떻게 구성되어있는가?
노즐(Nozzle), 혼합실(Mixing section), 디퓨져 (Diffuser)로 구성

일반적으로 이젝터는 고압의 유체가 지난 압력에너지를 이용하여 흡입 유체를 빨아들여 이송하는 기계장치로서 오늘날 많은 공업 분야에 널리 적용되고 있다.이젝터는 노즐(Nozzle), 혼합실(Mixing section), 디퓨져 (Diffuser)로 구성되어 있다.이젝터는 구동장치가 따로 필요 없고 설치비가 적게 드는 장점이 있으며,또한 기계적 운동 부분이 없기 때문에 비교적 고장의 거의 없이 반영구적으로 쓸 수 있는 장점이 있다.

CFD 분석
유한체적법 기반의 CFD 분석을 이용하여 이젝터의 성능에 영향을 미치는 혼합실 형상에 따른 영향을 조사한 결과는 무엇인가?
이젝터의 성능은 노즐의 직경이 가장 큰 영향을 나타내는 것을 확인하였다. 혼합실 내부 노즐의 직경이 감소함에 따라 혼입율이 증가하는 것을 확인하였고 노즐 직경이 증가할수록 혼입율이 감소되는 것을 확인하였다. 반면 노즐목 길이, 노즐끝단과 디퓨저 입구까지의 거리에 대한 영향은 미비한 것으로 확인되었다.

혼합실 내부의 노즐 직경과 노즐목 길이, 그리고 노즐 끝단과 유체가 외부로 빠져나가는 디퓨저 입구까지의 거리를 변화시키면서 성능을 좌우하는 흡입유체가 가장 잘 흡입되는 최적의 조건을 조사하였다. 연구 결과 이젝터의 성능은 노즐의 직경이 가장 큰 영향을 나타내는 것을 확인하였다. 혼합실 내부 노즐의 직경이 감소함에 따라 혼입율이 증가하는 것을 확인하였고 노즐 직경이 증가할수록 혼입율이 감소되는 것을 확인하였다. 반면 노즐목 길이, 노즐끝단과 디퓨저 입구까지의 거리에 대한 영향은 미비한 것으로 확인되었다. 마지막으로 CFD분석 자료를 토대로 인공신경망을 이용하여 더욱 구체적인 이젝터 혼합실 형상, 노즐 직경 23.

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저자의 다른 논문

참고문헌 (6)

  1. 1. Fluegel, G., Berechnung von Stahlapparaten, VDI Forschungsheft 395 Ausgabe B Band 10. 1939. 
  2. 2. Sun, D. W. and Eames, I. E., "Recent Developments in the Design Theoreis and Applications of Ejectors-a Review,"Journal of the Institute Energy, Vol. 68, pp.665-676, June, 1995. 
  3. 3. Witte, J. H., "Efficiency and Design of Liquid-Gas Ejector,"British Chemical Engineering, Vol. 10, No.9,pp. 602-607. 1995. 
  4. 4. Kang, S. H., "A Numerical Study of the Characteristics of Internal Flow in Gas-Liquid Ejector of Ballast Water Treatment System" A master's thesis, Dong-A university, 2012. 
  5. 5. Kim, D. H., Kim, D. J., Kim, H. K., Kim, B. M., Choi, J. C., "Process Design of a Hot Forged product using the Artificial Neural Network and the Statistical Design of Experiments."Journal of the korean Society of Precision Engineering, Vol. 15, No. 9. September 1998. 
  6. 6. Kim, Y. J., "A study on the effect of Nozzle Geometry on the Suction Flow Rate in a Jet Pump." A master's thesis, Dong-A university, 2008. 

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