• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권2호
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• pp.200-205
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• 2011

직경 1.0 m인 파일럿 규모 슬러리 기포탑에서 기포체류량의 축방향, 반경방향분포를 고찰하였다. 기체의 유속, 연속 액상의 표면장력 그리고 슬러리상에 포함된 고체입자의 분율이 기포탑 내부 기포의 축방향 및 반경방향 분포에 미치는 영향을 검토하였다. 본 연구의 실험조건 모두에서 체류량은 기포탑의 중심으로부터 반경방향 무차원 거리가 증가함에 따라 감소하였으며, 기포탑의 분산판으로부터 축방향의 무차원의 거리가 증가함에 따라 증가하였다. 기포체류량의 반경방향 불균일도는 기체의 유속이 증가함에 따라 연속 액상의 표면장력이 감소함에 따라 증가하였으나 슬러리상에 포함된 고체입자 분율에는 크게 영향을 받지 않았다. 본 연구의 범위에서 축방향과 반경방향 기포체류량의 분포는 각각의 실험변수의 상관식으로 나타낼 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권1호
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• pp.83-88
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• 2011

점성슬러리 기포탑에서 작은 기포의 체류량 특성에 대해 고찰하였다. 정압 강하방법(Static pressure drop method)에 의해 구한 기포탑 내부전체 기포체류량과 이중저항탐침법(dual resistivity probe method)에 의해 구한 큰 기포의 체류량으로부터 기포탑 내부에 체류하는 작은 기포의 체류량을 구할 수 있었다. 기체유속, 연속액상의 점도 그리고 슬러리 상중에 포함된 고체입자의 분율이 전체 기체체류량, 큰 기포의 체류량 그리고 작은 기포의 체류량에 미치는 영향을 검토하였다. 점성슬러리 기포탑에서 작은 기포의 체류량은 기체의 유속이 증가하면 증가하였으나 연속액상의 점도와 슬러리상에 포함된 고체입자의 분율이 증가하면 감소하였다. 기포탑 내부에 체류하는 전체 기포 체류량 중 작은 기포 체류량의 분율은 기체유속이 증가하면 증가하였으나 연속액상의 점도와 슬러리상에 포함된 고체입자의 분율이 증가하면 감소하였다. 기포탑 내부에 체류하는 작은 기포는 큰 기포의 상승속도에 영향을 미치지 못하였다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제35권6호
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• pp.1703-1705
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• 2014

Bubble column reactors are considered the reactor of choice for numerous applications including oxidation, hydrogenation, waste water treatment, and Fischer-Tropsch (FT) synthesis. They are widely used in a variety of industrial applications for carrying out gas-liquid and gas-liquid-solid reactions. In this paper, the computational fluid dynamics (CFD) model is used for predicting the gas holdup and its distribution along radial and axial direction are presented. Gas holdup increases linearly with increase in gas velocity. Gas bubbles tends to concentrate more towards the center of the column and follows a wavy path.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제48권3호
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• pp.359-364
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• 2010

직경이 0.152 m인 삼상슬러리 기포탑에서 연속 슬러리상 영역(${\varepsilon}_f$), 기포영역(${\varepsilon}_b$) 그리고 기포의 후면에서 기포와 같이 상승하는 소용돌이 영역인 wake 영역(${\varepsilon}_w$)의 세 종류의 기능영역을 분류하여 이들 각 영역의 체류량을 구하였다. 기포탑에서 기포영역과 wake 영역의 체류량은 전기저항 탐침법에 의해 결정하였다. 기체유속($U_G$)과 슬러리상에서 고체입자의 농도($S_c$)가 삼상슬러리 기포탑에서 각 기능영역의 체류량에 미치는 영향을 검토하였다. 슬러리 기포탑에서 기체유속이 증가하면 연속 슬러리상의 체류량은 감소하였으나, 기포와 wake의 체류량은 증가하였다. 슬러리상에서 고체입자의 농도가 증가함에 따라 연속 슬러리상 영역의 체류량은 증가하였으나, 기포와 wake 영역의 체류량은 감소하는 경향을 나타내었다. wake 영역의 체류량은 기포영역 체류량의 15~40% 정도를 나타났으며, 기체유속이 증가함에 따라 wake 영역의 기포영역에 대한 분율은 감소하였다. 본 연구의 범위에서 세 기능영역의 체류량은 각각 실험 변수의 상관식으로 나타낼 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제47권6호
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• pp.720-726
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• 2009

가압으로 운전되는 삼상슬러리 기포탑에서 기포 체류량과 압력강하를 목적함수로하여 기포탑의 설계 및 scale-up을 위한 수력학적 similarity를 고찰하였다. 또한, 본 연구에서 선택한 각 실험변수가 기포탑의 직경변화에 따라 기포탑 내 기포 체류량에 미치는 영향을 분석하였다. 슬러리 기포탑에서 기체체류량 및 압력강하의 결정에 영향을 미치는 주요 인자로써 기체유속($U_G$), 연속 슬러리 상의 점도(${\mu}_{SL,eff}$) 및 표면장력(${\rho}_{SL}$), 운전압력의 변화에 따라 변화하는 기체상의 밀도(${\rho}_G$)와 슬러리 밀도(${\rho}_{SL}$)의 차($\rho_{SL}$-${\rho}_G$), 기포탑 내부에서 단위길이 당 압력강하(${\Delta}P/L$), 기포탑의 직경(D) 그리고 기포탑에서 다상흐름에 작용하는 중력의 영향을 고려하기 위해 중력가속도(g) 등을 선정하였다. 선정된 7개의 슬러리 기포탑의 수력학적 특성에 영향을 미치는 파라메타들과 3개의 기본차원들로부터 차원해석에 의해 수력학적 특성을 지배하는 4개의 무차원 군을 도출하였다. 도출된 무차원 군인 레이놀즈 수, 프라우드 수 그리고 웨버 수 등이 기포탑에서 기포체류량에 미치는 영향을 검토하였다. 기포탑 내부에서의 압력강하와 기체 체류량 등을 무차원 군의 상관식으로부터 효과적으로 예측할 수 있었다. 본 연구의 결과는 가압슬러리 기포탑의 설계 및 scale-up 등에 매우 유용한 정보를 제공할 수 있을 것으로 사료된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제43권2호
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• pp.272-277
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• 2005

직경이 0.152 m이고 높이가 3.5 m인 기-액 향류 흐름 기포탑에서 기포의 물성과 흐름의 거동을 고찰하고 진단하였다. 기체와 액체의 유속 그리고 기포의 분산형태(even, wall-side, central or asymmetric distribution)가 반응기 내부에서 기포의 크기, 빈도수, 상승속도와 체류량 등 기포특성에 미치는 영향을 이중 전기 저항 탐침법을 이용하여 측정 검토하였다. 기포의 크기, 빈도수와 체류량은 기체나 액체 유속의 증가에 따라 증가하였다. 기포의 상승속도는 기체 유속의 증가에 따라 증가하였지만, 액체 유속의 증가에 따라서는 감소하였다. 기포 크기 분포의 균일성이나 체류량은 기포 분산판에서 기포의 분산형태가 균일분포에서 벽면, 중앙 그리고 비대칭 분산으로 변화함에 따라 감소하였다. 기포의 체류량과 분포에 대한 균일성을 고려하면, 기포의 중앙 분산 형태가 비대칭 분산 형태보다는 유리하며, 벽면 분산형태분산보다는 좋지 않았다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권5호
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• pp.582-587
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• 2011

점성액체 기포탑에서 기포, wake 및 연속액상들의 체류량 특성을 고찰하였다. 기포탑의 직경(0.051, 0.076, 0.102 and 0.152 m ID), 기체 유속(0.02~0.16 m/s) 그리고 연속액상의 점도(0.001~0.050 $Pa{\cdot}s$)가 기포, wake 및 연속액상의 체류량에 미치는 영향을 검토하였다. 기포, wake 그리고 연속액상들은 이중 전기 저항탐침방법에 의하여 성공적으로 구별할 수 있었다. 압축된 여과공기와 물 또는 CMC 수용액을 각각 기체와 연속액상으로 사용하였다. 기포탑에서 기포와 wake 상들을 연속적으로 검침하기위해 자료수집장치(DT 2805 Lab Card)와 컴퓨터를 사용하였다. 탐침 써키트로부터 수집된 아날로그 자료는 디지털 자료로 변환되었으며, 이들 자료를 이용하여 기포탑에서 상승하는 단일기포 뿐만이 아니라 다중기포들의 후면에서 wake 상을 검침할 수 있었다. 기포와 wake 상의 체류량은 각각 기포탑의 직경과 연속액상의 점도가 증가함에 따라 감소하였으나 연속액상의 체류량은 증가하였다. 그러나, 기포와 wake의 체류량은 각각 기체 유속이 증가함에 따라 증가한 반면 연속액상의 체류량은 감소하였다. wake 상 체류량에 대한 기포 체류량의 비율은 기포탑의 직경 또는 기체의 유속이 증가함에 따라 감소한 반면 연속액상의 점도가 증가함에 점성액체 기포탑에서 기포, wake 그리고 연속액상의 체류량은 본 연구의 실험범위에서 다음과 같은 실험변수의 상관식으로 나타낼 수 있었다. ${\varepsilon}_B=0.043D^{-0.18}U_G^{0.56}{\mu}_L^{-0.13}$, ${\varepsilon}_W=0.003D^{-0.85}U_G^{0.46}{\mu}_L^{-0.10}$, ${\varepsilon}_C=1.179D^{0.09}U_G^{-0.13}{\mu}_L^{0.04}$.

• 한국안전학회지
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• 제9권3호
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• pp.67-73
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• 1994

The gas holdup and volumeteric liquid phase mass transfer coefficient with the variation of the concentration of CMC aqueous solution, gas velocity, diameter and area of the draught tube were investigated. As the results of the experiments, the gas holdup and volumetric liquid phase mass transfer coefficient decreased with decreasing the concentration of CMC aqueous solution, increased with increasing the gas velocity and increased with increasing the circulated area ratio of the draught tube.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권2호
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• pp.304-309
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• 2012

동력학적 기체유출방법(dynamic gas disengagement method)과 이중전기저항 탐침방법(dual electrical resistivity probe method)을 동시에 사용하여 기포탑에서 큰 기포와 작은 기포의 크기를 구별하였다. 기포탑의 일정한 운전조건에서 기포탑 내부에 체류하는 큰 기포와 작은 기포의 체류량은, 기포탑에 유입되는 기체의 유입을 차단한 후 시간의 흐름에 따른 기포탑 내부의 압력강하 변화를 측정하여 동력학적 기체유출방법에 의해 측정하였다. 기포의 크기와 빈도수는 동력학적 기체유출방법에 의해 큰 기포와 작은 기포의 체류량을 측정하는 동일한 운전조건에서 측정하였으며 이들 자료들로부터 기포의 크기에 따른 기포의 체류량을 결정하였다. 기포탑에서 큰 기포와 작은 기포의 크기결정은 동력학적 기체유출방법에 의해 얻은 큰 기포와 작은 기포의 체류량과 이중전기저항 탐침법에 의해 구한 크기의 범위를 아는 기포들의 체류량을 비교하여 결정하였다. 여과된 압축 공기와 물을 기체상과 연속액상을 사용하였으며, 기포탑의 직경은 0.102 m이고 높이는 1.5 m이었다. 기포탑에서 큰 기포와 작은 기포의 경계 크기는 4.0~5.0 mm 이었는데, 기체의 유속이 낮은 범위에서는 큰 기포와 작은 기포의 경계 크기가 5.0 mm 정도이었으나 기체의 유속이 상대적으로 큰 범위에서는 큰 기포와 작은 기포의 경계 크기가 4.0 mm 정도가 되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권5호
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• pp.571-576
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• 2011

점성 액체를 사용한 모사된 GTL공정(직경 0.102 m ${\times}$ 높이 1.5 m)에서 기포에 의해 발생되는 wake의 특성을 고찰하였다. 기체의 유속(0.04 ~ 0.12 m/s)과 액상의 점도(0.001 ~ 0.050 $Pa{\cdot}s$)가 wake의 특성 즉 상승속도, 빈도수, 크기 그리고 체류량에 미치는 영향을 전기저항 탐침법에 의해 결정하였다. 상승하는 단일기포들뿐만 아니라 다중기포의 후면에 형성된 wake 상들도 탐침에 의해 측정된 전기 전도도 요동자료로부터 효과적으로 검침되었다. 유속이 조절되는 압축 여과공기와 CMC 수용액을 각각 분산기체상과 연속액상으로 사용하였다. 실험결과 wake 상의 상승속도와 크기는 기체의 유속 또는 액상의 점도가 증가함에 따라 증가하였다. wake 상의 체류량과 빈도수는 기체의 유속이 증가함에 따라 증가하였는데, 이는 기체유속의 증가에 따라 공정에 유입되는 기체의 양이 증가하기 때문이다. 그러나, 액상의 점도가 증가함에 따라 기포의 크기와 wake의 크기가 증가하기 때문에 wake의 상의 체류량과 빈도수 값은 wake 상의 액상의 점도가 증가함에 따라 감소하였다. Wake 상 체류량의 기체의 체류량에 대한 비율은 0.25~0.48의 범위였으며, 이 비율은 액체점도가 증가함에 따라 증가하였으나 기체의 유속이 증가함에 따라 감소하였다. 본 연구의 실험범위에서 wake 상의 특성들은 운전변수의 상관식으로 잘 나타낼 수 있었다.