• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 2000년도 추계 학술발표회 논문집
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• pp.101-104
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• 2000

1980년대 중반이후 화력발전소용으로 순환유동층 연소로(Circulating fluidized bed combustor : CFBC)가 많이 건설되고 있다. 이는 기존의 고정층 연소로보다 효율면에서 좋고, 차지하는 부피는 훨씬 적기 때문이다. 순환유동층의 층물질로 사용되는 모래, 석탄회, 석회석 등은 순환하는 입도, 비산유출되는 회재(fly ash)와 하부로 배출되는 회재(bottom ash)로 나누어진다. 주입되는 석탄 및 석회석의 입도는 입자-입자, 입자-연소로의 마모(attrition), 입자의 깨짐(fragmentation), 입자의 축소(shrinking) 등에 의해서 변화하게 된다.(중략)

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1999년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.75-79
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• 1999

순환유동층은 주탑에서 비말 동반된 입자를 cyclone과 같은 입자 포집장치에서 회수하여 다시 주탑으로 재 주입함으로써 입자의 순환이 일어나는 외부 순환계와 종래의 유동층내에 원형관(Draft tube)이나 평판을 설치하여 두개의 층으로 분리한 후 가스 분산판 위의 간격을 통해 입자들을 두 구역 사이로 강제 순환시키는 내부순환계로 분류할 수 있다. 드래프트 관을 갖는 내부순환유동층 반응기는 기체와 고체의 적절한 접촉을 통해 반응이 이루어지는 반응기 형태이다.(중략)

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1999년도 추계 학술발표회 논문집
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• pp.57-60
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• 1999

순환유동층 보일러는 연소로 (상승관: riser)내에 공기를 고속으로 주입하여 비말동반되는 고체입자를 사이클론에서 포집 하여 재주입하는 유동층을 이르는 것으로, 난류유동층(turbulent fluidized bed), 고속유동층(fast fluidized bed) 그리고 희박상 유동(dilute phase flow) 영역에서 조업이 이루어진다. 순환유동층은 비교적 높은 기체 유속에서 조업이 이루어지기 때문에 고체입자의 혼합 및 비산 그리고 재순환이 격렬하게 이루어지고, 기-고체간 접촉효율 및 전열계수가 높아 전체적인 처리량 및 효율이 좋은 장점을 가지고 있다.(중략)

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권6호
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• pp.790-797
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• 2011

삼상유동층에서 수력학적 유사성을 규모인자(scaling factor)를 이용하여 해석하였다. 규모인자는 직경이 다른 두 종류의 삼상유동층간의 기체, 액체, 그리고 고체입자의 체류량과 단위면적당 유효부피흐름속도를 기준으로 정의하였다. 두 종류 삼상유동층의 직경은 각각 0.102 m와 0.152 m이었다. 여과된 압축공기, 물 그리고 밀도가 2,500 kg/$m^3$인 유리구슬을 각각 기체, 액체 그리고 유동고체입자로 사용하였다. 각 삼상유동층에서 각 상들의 체류량은 정압강하법에의해 결정하였다. 기체 및 액체의 유속 그리고 고체유동입자의 크기가 각 상들을 기준으로한 규모인자와 유효부피흐름속도를 기준으로한 규모인자에 미치는 영향을 검토하였다. 직경이 다른 두 삼상유동층에서 기체 체류량의 편차는 기체와 액체의 유속이 증가함에 따라 감소하였으나 유동입자의 크기가 증가함에 따라 증가하였다. 직경이 다른 두 종류 삼상유동층에서 액체 체류량 편차는 기체와 액체 그리고 고체유동입자의 크기가 증가함에 따라 감소하였다. 두 종류 삼상유동층에서 고체입자 체류량 편차는 기체유속과 유동입자의 크기가 증가함에 따라 증가하였으나 액체의 유속이 증가함에 따라 감소하였다. 직경이 다른 두 종류 삼상유동층에서 유효부피흐름속도를 매개로 한 규모인자는 기체유속과 유동입자의 크기가 증가함에 따라 감소하였으나 액체의 유속이 증가함에 따라 증가하였다. 본 연구에서 정의된 규모인자는 삼상유동층 공정의 수력학적 유사성을 해석하는데 효과적으로 사용될 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제44권5호
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• pp.505-512
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• 2006

직경이 0.102 m이고 높이가 2.5 m인 액체-입자 swirling(나선)흐름 유동층에서 유동 입자의 흐름 및 열전달 특성을 고찰하였다. 액체유속($U_L$), 유동 입자의 크기($d_p$) 그리고 연속상인 액체의 나선 유도흐름 액체량의 비($R_s$)가 유동층 내 유동입자의 체류량 유동층 내부 열원과 유동층간의 총괄 열전달 계수에 미치는 영향을 검토하였다. 액체-입자 나선흐름 유동층에서 입자 체류량은 입자의 크기와 나선유도흐름 액체량의 비가 증가함에 따라서 증가하였으나, 액체유속의 증가에 따라서는 감소하였다. 유동층 내부에서 나선 유도 흐름 액체량의 비가 0.1~0.3인 경우에 유동 입자의 국부체류량은 유동층 중심부에서 큰 값을 나타내었으나, $R_s$의 값이 0.5일 때는 반경 방향 입자 체류량은 거의 균일한 분포를 보이며, $R_s$의 값이 0.7일 때는 유동층 중심부의 입자 체류량이 상대적으로 감소하는 경향을 나타내었다. 유동층 내부열원과 유동층간의 열전달 특성은 열원 표면과 유동층간의 온도차 요동 자료의 위상공간 투영과 kolmogorov 엔트로피 해석으로 고찰할 수 있었으며, 나선 유도 흐름 액체량의 비($R_s$)가 0.1에서 0.5까지 증가할수록 온도차 요동 자료의 위상공간 투영은 점점 안정되고 규칙성이 증대되는 상태를 나타내고, kolmogorov 엔트로피 값은 감소하는 경향을 나타내었다. 열원 표면과 유동층간의 온도차 요동 자료의 kolmogorov 엔트로피 값은 액체의 유속이 증가함에 따라 최대값을 나타내었다. 열원과 유동층간의 총괄 열전달 계수는 액체유속, 층공극률, 나선 유도 흐름 액체량의 비가 증가함에 따라서 최대값을 나타내었으며, 유동 입자의 크기가 증가함에 따라 증가하였다. 내부 열원과 유동층간의 총괄 열전달 계수가 최대값을 나타낼 때의 액체의 유속 조건에서 온도차 요동자료의 kolmogorov 엔트로피의 값도 최대값을 나타내었다. 액체-입자 나선흐름 유동층에서 입자 체류량과 열전달 계수를 무차원군의 상관식으로 나타낼 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권4호
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• pp.707-713
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• 2008

직경이 0.102 m이고 높이가 2.0 m인 annular 유동층에서 최소유동화 속도 및 압력 요동 특성을 고찰하였다. 기체유속($U_G$), 고체 입자의 크기($d_p$) 그리고 유동층 온도가 최소유동화 속도 및 압력 요동 특성에 미치는 영향을 검토하였다. 본 연구 결과, annular 유동층 내의 압력 요동 자료로부터 구한 상관차원을 유동층 내부의 기체 및 유동 입자의 복합적인 거동을 정량적으로 나타내는 파라미터로 쓸 수 있었으며, 이 상관차원의 값은 기체의 유속, 유동 입자의 크기 그리고 반응기의 온도가 증가함에 따라 증가하였다. 유동층에서 유동입자의 최소유동화 속도를 유동층에서 압력 강하 및 압력 요동자료의 표준 편차를 사용하는 방법뿐만 아니라 압력 요동 자료의 상관차원을 이용하여서도 구할 수 있었으며 이들 각기 다른 방법으로 구한 최소 유동화 속도 값은 서로 매우 유사하였다. Annular 유동층에서 유동 입자의 최소유동화 속도는 유동 입자의 크기가 증가할수록 증가하였으나 유동층의 온도가 증가함에 따라 감소하였다. 본 연구의 범위내에서 annular 유동층에서 최소 유동화 속도를 압력 요동 자료의 상관 차원과 무차원군의 함수로 나타낼 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제35권10호
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• pp.710-716
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• 2013

대기 오염, 기후 변화 등 환경 문제와 자원 고갈로 인해 화석 연료를 대체할 에너지에 많은 관심이 집중되고 있다. 폐바이오매스의 에너지화 분야에서도 다양한 연구가 이루어지고 있다. 폐목질계 바이오매스의 급속열분해는 바이오매스 에너지화 기술 중 하나로 액상 연료를 생산할 수 있다. 바이오매스의 급속열분해에는 주로 기포유동층 반응기가 쓰이고 있으며, 기포유동층 급속열분해 반응기에서는 반응물에 열을 효과적으로 전달하기 위하여 고체입자의 유동매체를 이용한다. 이러한 기포유동층 반응기에서 유동층 내 고체 입자의 움직임과 혼합은 기포의 거동에 영향을 받는다. 이로 인해 열전달 현상이 달라지고 결과적으로는 폐목질계 바이오매스의 급속열분해 반응 속도가 변한다. 따라서 본 연구에서는 기포유동층 반응기 내부의 수력학적 특성과 폐목질계 바이오매스 급속열분해 반응에 관한 연구를 수행하였다. 반응기내의 기체-고체 유동에 대해 Eulerian-Granular 방법을 사용하여 반응기를 시뮬레이션 하였으며, two-stage semi-global reaction model로 폐바이오매스의 급속 열분해반응을 모사하였다. 결과를 살펴보면, 유동층 내에서 기포들이 생성되고 상승하면서 크기가 증가한다. 이러한 기포의 거동에 의해 기포 주위의 고체 입자는 여러 방향으로 움직이게 된다. 고체 입자상의 활발한 움직임으로 바이오매스 입자가 유동층에 골고루 퍼져 일차 반응이 유동층 전반에서 일어난다. 그리고 일차 반응 중 타르가 생성되는 반응 속도가 가장 높게 나타난다. 그 결과 기체상 생성물 중 타르가 약 66 wt.%로 가장 많이 발생한다. 반면 이차 반응은 유동층에서보다 freeboard에서 더 많이 일어난다. 따라서 기포의 거동이나 입자의 움직임에 의한 영향은 일차 반응보다 상대적으로 적을 것으로 판단된다.

• 자원리싸이클링
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• 제6권1호
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• pp.17-22
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• 1997

미립의 자성/비자성 입자의 혼합분체로부터 자성 입자만을 연속적으로 분리할 수 있는 전자석 유동층이 제안되었고 본 선별기에 의해 분리된 입자분중 자성 분율에 대한 공탑 가스유속, 혼합분체내 자성 입자의 분율(=100-비자성 입자의 분율) 및 전자석으로 공급되는 전류 세기와 같은 조업변수의 영향이 규명되었다. 전자석 유동층에 의한 자성 분리는 미립의 혼합분체내 자성입자에 작용하는 전자서의 자력이 분체를 유동화시키는 가스흐름으로 인한 유체력보다 클 때 가능함이 밝혀졌다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권5호
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• pp.706-711
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• 2016

점성유체 액체-고체 순환유동층에서 고체순환속도의 특성에 대해 고찰하였다. 주액체유속, 2차액체의 유속, 유동입자의 크기, 액체의 점도 그리고 입자의 재순환을 위한 장치에서 입자 저장층의 높이가 입자의 순환속도에 미치는 영향을 검토하였다. 입자의 순환속도는 주액체의 유속, 2차액체의 유속, 액체의 점도 그리고 입자저장층의 높이가 증가함에 따라 증가하였으나, 유동입자의 크기가 증가함에 따라서는 감소하였다. 순환유동층의 상승관에서 유동입자의 상승속도는 주액체유속과 2차액체의 유속비($U_{L1}/U_{L2}$)와 유동입자의 크기가 증가함에 따라 감소하였다. 상승관에서 입자의 미끄러짐속도 즉, 연속액상의 유속과 유동입자의 상승속도비($U_L/U_S$)는 연속 액상의 점도가 증가함에 따라 감소하였으나, 유동입자의 크기가 증가함에 따라 증가하였다. 본 연구에서 구한 고체 순환속도는 실험변수 및 무차원군의 함수들로 상관식을 얻을 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권1호
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• pp.81-87
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• 2014

고체가 연속적으로 주입되고 배출되는 상온 상압 2단 기포 유동층(내경 0.1 m, 높이1.2 m)의 흐름특성을 조사하고, 운전유속범위를 고찰하였다. 고체는 상부 기포 유동층으로 주입되고, 넘쳐서 기계적 혹은 비기계적 밸브가 없이 단순히 농후상 고체 층으로 이루어진 고체 수송관(standpipe, 내경 0.025 m)를 통하여 하부 기포 유동층의 층으로 주입되며, 하부 유동층을 넘쳐서 고체가 배출되었다. 기체는 하부 유동층을 유동화하고 배출된 후 다시 상부 유동층을 유동화하였다. 기체로는 공기를 사용하였고, 고체로는 입도가 큰 입자(< $1000{\mu}m$, 겉보기 밀도 $3090kg/m^3$)와 입도가 작은 입자(< $100{\mu}m$, 겉보기 밀도 $4400kg/m^3$)를 혼합한 입자를 사용하였으며, 혼합비를 변수로 하였다. 하부 유동층 기체가 고체수송관의 고체흐름을 비우고, 우회하는 조건일 때 하부 유동층 유동화 속도를 붕괴속도로 정의하였다. 본 공정의 운전이 가능한 최대기체유속으로 붕괴속도가 사용될 수 있었다. 붕괴속도는 작은 입자 혼합비가 증가함에 따라 증가하여, 30%에서 가장 큰 값을 나타낸 후, 감소하였다. 붕괴속도의 경향은 고체수송관 상단과 하단 사이의 압력차 경향과 유사하였다. 붕괴속도는 벌크밀도(bulk density)와 정체층 공극률의 함수로 나타내졌으며, 벌크밀도가 증가하면 증가하고, 정체층 공극률이 증가하면 감소하였다.