Analysis of Steady and Unsteady State Behavior in Behavior Water Distillation Process

중수증류공정의 정상 및 비정상상태 거동해석

The steady and unsteady state models were established for the performance analysis and design of heavy water distillation columns packed with corrugated wire mesh. After the steady state model was derived with pressure drops, separated D$_2$O concentration and temperature profiles and pressure gradients in the column were obtained by solving MESH equations with equation tearing method. For the analysis of unsteady state behavior, the equilibrium stage transient model deduced from modifying the Cohen's ideal cascade equation was used to predict the concentration change of heavy water with time. These models were in good agreement with the experimental results of heavy water distillation at total reflux. And the newly developed packing material turned out to be very efficient separation device for very small HETP, pressure drop and holdup.

새로이 개발된 망상구조 충전탑에서의 중수증류성능해석 및 설계를 위한 정상 및 비정상상태 모델을 수립하였다. 정상상태 모델은 MESH 방정식에 각단의 압력강하를 고려하여 설정하고, Equation Tearing방법으로 그 해를 구하여 중수중류탄내의 농도, 온도 및 압력구배를 얻었다. 비정상상태 거동해석을 위하여 Cohen의 이상단 모델을 수정한 평형단 전이모델을 세웠으며, 그 모델식의 해석적 해를 구함으로써 시간에 따른 중수 농축과정을 예측할 수 있게 되었다. 설정된 모델들은 전환류 중수증류탑에서의 실험결과와 매우 잘 일치하였으며 개발된 충전물임이 높은 이론단수에 낮은 압력강하, 저체류량을 갖는 우수한 중수농축용 충전물임이 확인되었다.