Bubble size in froth flotation has long been recognized as a key factor which affects the bubble residence time, the bubble surface area flux (Sb) and the carrying rate (Cr). This paper presents method of bubble size measurement, relationship between operating variables and gas dispersion properties in flotation column. Using high speed camera and image analysis system, bubble size has been directly measured as a function of operating parameters (e.g., superficial gas rate (Jg), superficial wash water rate (Jw), frother concentration) in flotation column. Relationship compared to measured and estimated bubble size was obtained within error ranges of ±15~20% and mean bubble size was 0.718mm. From this system the empirical relationship to control the bubble size and distribution has been developed under operating conditions such as Jg of 0.65~1.3cm/s, Jw of 0.13~0.52cm/s and frother concentration of 60~200ppm. Surface tension and bubble size decreased as frother concentration increased. It seemed that critical coalescence concentration (CCC) of bubbles was 200ppm so that surface tension was the lowest (49.24mN/m) at frother concentration of 200ppm. Bubble size tend to increase when superficial gas rate (Jg) decreases and superficial wash water rate Jw and frother concentration increase. Gas holdup is proportional to superficial gas rate as well as frother concentration and superficial wash water rate (at the fixed superficial gas rate).
Seo, Myung Jae;Jin, Hae-Ryong;Lim, Dae Ho;Lim, Ho;Kang, Yong;Jun, Ki-Won
Korean Chemical Engineering Research
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v.50
no.2
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pp.304-309
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2012
Size verification of small and large bubbles in a bubble column was investigated by employing the dynamic gas disengagement (DGD) method and dual electrical resistivity probe (DRP) method, simultancously. The holdups of large and small bubbles in the bubble column in a given operating condition were obtained by means of the DGD method by measuring the pressure drop variation in the column with a variation of time after stopping the gas input into the column. The size and frequency of bubbles were measured by the DRP method in the same operating condition, from which the bubble holdup of each range of size was obtained. The verification of size in determining the large or small bubbles was decided by comparing the holdups of large or small bubbles measured by the DGD method with that measured by the DRP method. Filtered compressed air and tap water were used as a gas and a continuous liquid medium. The diameter and height of the bubble column were 0.102 m and 1.5 m, respectively. The demarcation size between the large and the small bubbles in the bubble column was 4.0~5.0 mm; the demarcation size was about 5.0 mm when the gas velocity was in the relatively low range, but about 4.0 mm when the gas velocity was in the relatively high range, within this experimental conditions.
Park, Jun-Seok;Yu, Seung-Yeol;Yu, Seung-Min;Hong, Eun-Jeong;Seok, Dong-Chan;Hong, Yong-Cheol;No, Tae-Hyeop;Lee, Bong-Ju
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2011.02a
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pp.232-232
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2011
DAF는 기존 침전 공정에 비해 뛰어난 정수 품질과 빠른 처리 시간으로 차세대 정수 공정으로 각광 받고 있다. DAF는 기포 생성 방법에 따라 용존 공기 부상법, 분산 공기 부상법, 진공 부상법, 전해 부상법, 미생물학적 부상법 등이 있다. 이 중 가장 많이 쓰이는 방식은 용존 공기 부상법으로, 과포화 상태의 기체와 액체의 혼합액을 압력을 급격히 감소시켜 기포를 발생 시키는 방법이다. 이 방법은 기포의 발생은 많지만 장비의 크기가 거대하고 시설제조 비용이 많이 드는 단점이 있다. 수중에서 발생되는 플라즈마는 그 구조와 메카니즘에 따라 생성되는 버블의 양을 제어할 수 있음을 확인하였다. 모세관 형태의 전극을 이용한 수중 방전은 전원 공급 장치만 있다면 적은 공간으로도 효과적으로 기포를 생성 할 수 있기 때문에, 수중 방전을 이용하여 기포 발생 후 DAF에 적용 가능한지 알아보고자 한다. DAF공정에서 필요한 요인으로는 기포의 크기, 개수, 성분 물질 등이 있는데, 그 중 가장 핵심은 기포의 크기 이다. 그래서 간단한 전원 장치와 리액터 제작 후 방전에 최적화 된 전극으로 기포를 발생시켜 기포의 크기를 측정하였다. 기포의 크기는 전극의 직경과 방전공간의 비율에 따라 제어가 가능함을 확인하였고 평균 기포의 크기는 약 50 ${\mu}m$로서, DAF에 적용 할 수 있는 크기이다. 일반적으로 기포의 사이즈가 작을수록 입자 제거율이 높은데, 실제 DAF공정에서 사용되는 기포의 사이즈는 80 ${\mu}m$정도 이다. 따라서 개발된 기포 발생장치를 DAF 공정에 응용한다면 높은 효율을 가질 것으로 판단된다.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.14
no.6
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pp.1357-1363
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1994
A Monte-Carlo simulation model is developed to predict size distribution produced by the coalescence of air bubbles in turbulent shear f1ow. The simulation consists of generating a population of air bubbles into the initial positions at each time step and tracking them by simulating motions and checking collisions. The radial displacement of air bubbles in the simulation model is produced by numerically solving an advective diffusion equation. Longitudinal displacements are generated from the logarithmic flow velovity distribution and the bubble rise velocity. Collision of air bubbles for each time step is detected by a geometric test using their relative positions at the beginning of the time step and relative displacements during the time step. At the end of the time step, the total number of bubbles, their positions, and sizes are updated. The computer program is coded such that minimum storages for sizes and positions of bubbles are required.
Bubble size is a key parameter for an accurate prediction of bubble behaviours in the multi-dimensional two-phase flow. In the current STAR CCM+ CFD code, a mechanistic bubble size model $S{\gamma}$ is available for the prediction of bubble size in the flow channel. As another model, Yun model is developed based on DEBORA that is subcooled boiling data in high pressure. In this study, numerical simulation for the gas-liquid two-phase flow was conducted to validate and confirm the performance of $S{\gamma}$ model and Yun model, using the commercial CFD code STAR CCM+ ver. 10.02. For this, local bubble models was evaluated against the air-water data from DEDALE experiments (1995) and Hibiki et al. (2001) in the vertical pipe. All numerical results of $S{\gamma}$ model predicted reasonably the two-phase flow parameters and Yun model is needed to be improved for the prediction of air-water flow under low pressure condition.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.14
no.6
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pp.1365-1373
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1994
A Monte-Carlo simulation model, developed to predict size distribution of air bubbles in turbulent shear flow, is applied to a laboratory-scale problem. Sensitivity to various numerical and physical parameters of the model is analyzed. Practical applicability of the model is explored through comparisons of results with experimental measurements. Bubble size increases with air-water discharge ratio and friction factor. Bubble size decreases with increasing mean flow velocity, but the total bubble surface area in the aeration region remains fairly constant. The effect on bubble size distribution of the longitudinal length increment in the simulation model is negligible. A larger radial length increment yields more small and large bubbles and fewer in between. Bubble size distribution is significantly affected by its initial distribution and the location of air injection. Collision efficiency is introduced to explain the discrepancy between collisions with and without coalescence.
포화상태 핵비등과 저 Re수의 흐름비등에서 얻어진 실험결과를 바탕으로 하여, 기포가 성장하는 동안의 등가 기포 직경과 열전단율의 거동에 대한 기포 형상 가정의 효과를 제시하기 위한 해석적인 연구를 수행하였다. 이러한 목적을 달성하기 위하여, 등가 기포 반경이 기포가 성장하는 동안 촬영된 기포의 이미지로부터 얻어질 수 있는 형상 가정을 이용하여 계산되었다. 그리고 열전달율을 포화상태 핵비등 동안 미세크기의 히터와 휘스톤브리지 회로를 이용하여 측정하였다. 그리고, 기포 형상 가정의 효과를 실험결과와 비교하였고, 이를 통해 단일 기포의 성장 거동을 분석하기 위한 기포 형상 가정이 매우 중요함을 보였다.
Park, Cheolsoo;Jeong, So Won;Kim, Gun Do;Park, Youngha;Moon, Ilsung;Yim, Geuntae
The Journal of the Acoustical Society of Korea
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v.40
no.4
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pp.320-329
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2021
In this paper, an empirical model of air bubble size to be applied to an air masker for reduction of underwater radiation noise is presented. The proposed model improves the divergence problem under the low-speed flow condition of the existing model derived using Rayleigh's jet instability model and simple continuity condition by introducing a jet flow velocity of air. The jet flow velocity of air is estimated using the bubble size where the liquid is quiescent. In a medium without flow, the size of the bubble is estimated by an empirical method where bubble formation regime is divided into a laminar-flow range, a transition range, and a turbulent-flow range based on the Reynolds number of the injected air. The proposed bubble size model is confirmed to be in good agreement with the Computational Fluid Dynamics (CFD) analysis result and the experimental results of the existing literature. Using the acoustic inversion method, the air bubble population is estimated from the insertion loss measured during the air injection experiment of the air- masker model in a large cavitation tunnel. The results of the experiments and the bubble size model are compared in the paper.
Yoo, D.J.;Lim, D.H.;Jeon, J.S.;Yang, S.W.;Kang, Y.
Korean Chemical Engineering Research
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v.54
no.4
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pp.543-547
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2016
Bubble properties such as size (chord length) and rising velocity were investigated in a bubble column with electrolyte solutions, of which diameter was 0.152m and 2.5m in height, respectively. The size and rising velocity of bubbles were measured by using the dual electrical resistivity probe method. Effects of gas and liquid velocities and ionic strength of liquid phase on the size and rising velocity of bubbles were determined. The bubble size increased with increasing gas velocity but decreased with increasing liquid velocity or ionic strength of liquid phase. The rising velocity of bubbles increased with increasing gas velocity and decreased with increasing ionic strength of liquid phase, however, it showed a slight maximum value with varying liquid velocity. The size and rising velocity of bubbles were well correlated with operating variables.
Park, Cheolsoo;Jeong, So Won;Kim, Gun Do;Moon, Ilsung;Yim, Geuntae
The Journal of the Acoustical Society of Korea
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v.39
no.3
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pp.151-162
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2020
This paper presents an acoustic inversion method for estimating the bubble size distribution. The estimation error of the attenuation coefficient represented by a Fredholm integral equation of the first kind is defined as an objective function, and an optimal solution is found by applying the Levenberg-Marquardt (LM) method. In order to validate the effectiveness of the inversion method, numerical simulations using two types of bubble distribution are performed. In addition, a series of experiments are carried out in a water tank (1.0 m × 0.54 m × 0.6 m), using bubbles generated by three different generators. Images of the distributed bubbles are obtained by a high-speed camera, and the insertion losses of the bubble layer are measured using a source and a hydrophone. The image is post-processed to glance a distribution characteristics of each bubble generator. Finally, the size distribution of bubbles is estimated by applying the inversion method to the measured insertion loss. From the inversion results, it was observed that the number of bubbles increases exponentially as the bubble size decreases, and then increases again after the local peak at 70 ㎛ - 120 ㎛.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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