초록
본 논문은 오존 방식 선박평형수 처리의 핵심 장치인 이젝터에 대하여 회전 운동하는 구동 유체가 기체-액체 이젝터의 효율에 미치는 영향에 관한 연구이다. 이젝터는 오존을 구동 노즐을 통해 분사되는 고압 액체(선박평형수)와 주변부의 저압 기체 간의 운동량 교환으로 발생되는 부압에 의해 기체(오존)를 흡입시키는 장치이다. 기존의 이젝터는 단순한 형태로 구동 유체가 분사되지만, 본 논문에서는 구동 노즐부에 회전 유도장치를 적용하여 구동 유체가 회전 운동하며 분사될 수 있도록 한다. 구동 유체의 회전 운동 유무에 따른 유동 특성을 파악하기 위하여 전산유체해석을 이용하였으며, 구동 유체의 압력과 유량, 흡입부에 발생하는 흡입 유체의 부압과 흡입 유량, 그리고 토출 압력이 예측되었다. 그 결과를 바탕으로 회전유도 장치가 적용된 이젝터의 효율은 22.25%로 산출되었으며, 구동 유체의 회전 운동이 없는 이젝터에 비해 약 1.7%의 효율이 향상되었다. 마지막으로 전산유체해석의 타당성을 검증하고자 실험 장치를 구축하여 회전 유도 장치가 적용된 이젝터에 대한 실험을 수행하였으며, 전산유체해석 결과와 비슷한 결과를 얻을 수 있었다.
This paper aims to examine the effect of rotational fluid motion about the efficiency of the gas - liquid ejector, which is a core unit in a ship equilibrium water treatment system. The ejector is a device for injecting ozone into ship equilibrium by the negative pressure generated by exchange of momentum between water and ozone. The existing ejector ejects the driving fluid with a simple form. In this paper, however, a rotation induction device is applied to the driving nozzle so that the driving fluid can be rotated and injected. To investigate the flow characteristics by the rotational movement of the driving fluid, CFD was used. The pressure and flow rate of the driving fluid, the negative pressure and suction flow rate of the suction fluid in the suction part, and the discharge pressure were predicted. On the basis of the results, the efficiency of the ejector using the rotation induction system was 22.25%, which was about 1.7% better than that of the existing ejector. Finally, to verify the feasibility of the CFD, an experiment was conducted on the ejector using the rotation induction device and the results were similar to those of the CFD.
