초록 ▼

Cyclone 은 가스로부터 입자를 분리시키기 위하여 선회하는 가스에 의한 원심력을 이용하는 장치이다. 간단한 구조로써 낮은 유지비용과 다양한 범위에서 운전이 가능하다는 장점 때문에 입자분리에 널리 사용되고 있다. 작은 규모의 cyclone
은 대기 중에서 입자상물질을 포집하기 위하여 사용되고 있으며, 큰 규모의 cyclone 은 공업용 유출가스에 포함되어 있는 입자를 분리하는데 사용된다. 대부분의 cyclone 은 접선유입구를 통하여 유입되는 유체가 cyclone 내부에서 선회 후
상승하여 배출되는 역흐름형태를 나타내고

Cyclone 은 가스로부터 입자를 분리시키기 위하여 선회하는 가스에 의한 원심력을 이용하는 장치이다. 간단한 구조로써 낮은 유지비용과 다양한 범위에서 운전이 가능하다는 장점 때문에 입자분리에 널리 사용되고 있다. 작은 규모의 cyclone
은 대기 중에서 입자상물질을 포집하기 위하여 사용되고 있으며, 큰 규모의 cyclone 은 공업용 유출가스에 포함되어 있는 입자를 분리하는데 사용된다. 대부분의 cyclone 은 접선유입구를 통하여 유입되는 유체가 cyclone 내부에서 선회 후
상승하여 배출되는 역흐름형태를 나타내고 있다. 이러한 일반적인 cyclone 의 형태를 변형시킴으로써 입자제어효율을 증대시키거나 압력강하 (pressure drop) 를 감소시키려는 많은 연구들이 진행되어 왔다. Cyclone 의 콘 (cone) 의 길이와 각도에 따라 입자분리특성에 미치는 영향에 관한 연구에서는 (Rongbiao Xiang, 2000). cyclone 콘의 하부 입구 크기가 포집효율에 미치는 영향에 대하여 연구한 결과 입구 크기가 작을수록, 즉 실린더에서의 콘의 경사각이 급할수록 높은 효율
을 보였다. 가스출구입구의 크기가 콘의 입구 크기보다 클 경우는 급격한 압력강 하나 상승 없이 집진 효율이 꾸준히 증가한다.
Cyclone 은 1800년대 후반이래 대기중이나 생산 및 처리 공정 상에서 발생하는 폐가스로부터 입자를 분리하거나 회수하는데 널리 사용되어 왔다. 낮은 제작비용과 유지비용, 작동이 단순하며 가혹조건에서의 사용이 가능하다는 장점이 있다
(Shepherd and Lapple, 1939). 그러나 나선형 유체흐름 속에서 입자의 관성력에 의해 분진을 분리하는 cyclone은 상대적으로 낮은 관성효과를 지니는 미세입자들에 대해서는 집진 효율이 낮다는 단점이 지적되어왔다 (Dirgo and Leith, 1985). 따라서 100 년 이상 많은 과학자들은 이러한 낮은 효율을 개선하기 위하여 새로운 디자인을 도입하거나 동작조건을 바꾸어 가면서 다양한 연구를 진행하였다 (Izoa, 1989). 그러나 집진 효율의 중요성 못지 않게 미세분진 처리에 대한 경제성 역시 중요하므로 모든 조건을 만족시키는 최적조건의 고효율처리 방안이 쉽게 얻어지지 않고 있다. 아울러 부유분진의 인체유해성이 크게 강조되면서 배출분진농도의 규제치는 급격히 강화되고 있는 실정이다 (대기환경보전법, 2000). 이와 같이 cyclone 집진기술의 다양한 연구가 꾸준히 진행되어져 왔으며, 그 일환으로 본 연구에서는 추가되는 비용이 거의 없이 기존의 cyclone 으로부터 배출되는 미세입자를 보다 효율적으로 제거할 수 있는 미세분진 분리기 (Fine Dust Separator,이하 FDS) 라는 장치를 개발하였다.

목차 Contents

• 표지 ...1
• 제출문 ...2
• 요약서(초록) ...3
• 목차 ...5
• 서론 ...7
• 제1장. 이론적 배경 ...7
• 제1절. Cyclone ...7
• 제2절. 미세분진분리기 (FDS : Fine Dust Separator) ...8
• 제3절. FDS 의 특징과 집진 원리 ...9
• 제4절. 전산모사를 이용한 유체역학적 해석의 원리 ...13
• 제5절. CFD 유동해석 ...14
• 제6절. 입도분석기의 원리와 특징 ...17
• 제2장. 실험장치 및 시작품 개발 ...19
• 제1절. Lab. scale 시험장치 개발 ...19
• 1. 실험장치 / 방법 ...19
• 2. 시험용 분진 ...23
• 3. 시험용 분진의 화학적 조성 ...25
• 제2절. System 설계사양 ...26
• 제3절. piolt scale 시제품 개발 ...29
• 1. 실험장치 / 방법 ...29
• 제3장. 결과 및 고찰 ...39
• 제1절. CFD 유체해석 결과 ...39
• 제2절. Lab scale 실험 결과 및 고찰 ...50
• 제3절. Piolt scale 실험 결과 및 고찰 ...56
• 제4절. 현장적용 시험 ...77
• 1. 현장적용 시험결과...86
• 결론 및 제언 ...89
• 참고문헌 ...91