Size measurement of electrosprayed droplets using shadowgraph visualization method

Electrostatic precipitator is widely used to remove particulate matters in indoor air and industrial flue gas due to low pressure drop and high collection efficiency. However, it has a low collection efficiency for the submicrometer sized particles. Electrospraying is a potential method to increase the particle charging efficiency, which results in increased collection efficiency. Although particle charging efficiency is highly dependent upon droplet size, the effective measuring method of the droplets is still uncertain. Tap water was electrosprayed in this study, and the images of electrosprayed droplets were taken with a high speed camera coupled with several visualization methods in order to measure the droplets size. The droplet size distribution was determined by an image processing with an image-J program. As a result, a droplet measured by a laser visualization, had a half size of that by a Xenon light visualization. In addition, the experimentally measured droplet sizes were a good agreement with the predicted values suggested by $Fern{\acute{a}}ndez$ de la Mora and Loscertales(1994).

Shadowgraph 가시화 기법을 활용한 정전분무액적의 크기 측정

실내 환경 및 산업체 배기가스중의 미세먼지를 제거하는 방법으로서 압력손실이 낮으면서도 집진효율이 높은 전기집진기가 널리 사용되어지고 있다. 그러나 전기집진기는 서브마이크로미터 크기의 먼지에 대한 제거효율이 낮기 때문에, 정전분무법으로 하전액적을 공급하여 먼지와의 충돌을 촉진시켜 하전효율을 높이는 방법이 대안으로 떠오르고 있다. 그러나 먼지의 하전효율은 정전분무된 액적의 크기 및 개수와 밀접한 관계가 있으나, 액적의 크기를 효과적으로 측정하는 방법이 확립되어 있지 않은 것이 현실이다. 본 연구에서는 손쉽게 이용할 수 있는 수돗물로 정전분무를 한 후, 분무된 액적을 다양한 방법으로 가시화하여 고속카메라로 촬영하였다. 그리고 Image J 프로그램으로 액적의 크기분포를 측정하여 가시화방법에 따른 액적의 크기를 상호 비교하였다. 결과적으로, 레이저로 가시화하여 고속카메라로 촬영하면 미세액적의 이미지화가 가능하기 때문에, 그 액적의 크기는 Xenon광으로 가시화하여 측정한 것보다 약 50 % 작음을 알 수 있었다. 또한 레이저로 가시화하여 측정한 액적의 크기가 $Fern{\acute{a}}ndez$ de la Mora and Loscertales (1994)의 예측치와 비교적 잘 일치함을 알 수 있었다.