Numerical Simulation of Flows inside a Photocatalysis Air Cleaning System for Performance Assessment

광촉매 공기청정 시스템 성능예측을 위한 시스템 내부 유동현상에 관한 수치모사

In the present study, flow fields inside a photocatalysis air cleaning system have been investigated to obtain the data for optimum design of the system. For this investigation, we first predicted the pressure drop of a photocatalysis filter. Based on this calculation, we replaced the filter by the porous media and analysed the performance of the entire system. This porous media assumption could predict characteristics of the cylindrical photocatalysis filter within 1%. Two cases of the cylindrical filter were considered in the present calculations. The first case had an inside diameter of 6 mm, while the second case had an inside diameter of 20 mm. It was found that the first case of filter showed a pressure drop three times higher than that of the second case. In addition, the cylindrical filter equipped with a housing to hold a number of cylinders in a bundle was also analyzed. When the housing was present, the pressure drop increased. It was found that the pressure drop is 8 times higher than that of the case when the housing was not equipped.

본 연구에서는 공기청정 시스템의 최적설계에 필요한 자료를 획득하기 위하여, 광촉매 필터 부분을 포함한 전체 시스템의 유동저항 특성을 수치해석 방법으로 연구하였으며, 이를 위해 광촉매 필터의 압력 강하량을 예측한 후, 이 결과를 바탕으로 광촉매 필터를 다공성 매질로 대체하여 전체 시스템의 해석에 이용하였다. 연구과정 중에 사용된 광촉매 필터는 원관형 필터로서 내경 6 mm와 20 mm의 두 가지 모델이 고려되었다. 내경 6 mm의 원관형 촉매는 내경 20 mm의 촉매에 비해 약 3배 높은 압력 강하량을 보였으며, 여러 개의 원관을 체결하기 위해 사용되는 촉매 하우징이 장착된 경우에 대해서도 해석을 수행하였다. 하우징이 있는 경우 압력 강하는 하우징이 없는 경우에 비해 약 8배 증가하였다. 전체 시스템의 유동장을 계산하기 위해 모사된 다공성 매질은 광촉매 필터의 특성을 1% 미만의 오차로 정확히 모사하고 있으며, 이를 이용하여 전체 시스템을 해석할 수 있었다.