• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제49권6호
• /
• pp.790-797
• /
• 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
• /
• 제61권2호
• /
• pp.312-321
• /
• 2023

Fluidized beds have been widely used in industrial applications, which in most of them, the operating fluid is non-Newtonian. In this study, the combination of the lattice Boltzmann method (LBM) and the smoothed profile method has been developed for non-Newtonian power-law fluids. The validation of the obtained model were investigated by experimental correlations. This model has been used for numerical studying of changing the operating fluid and geometrical parameters on the expansion behavior in liquid-solid beds with both Newtonian and non-Newtonian fluids. Investigations were performed for seven different geometries, one Newtonian, and two non-Newtonian fluids. The power-law index was in the range of 0.8 to 1, and the results for the Newtonian fluidized beds show more porosity than the non-Newtonian ones. Furthermore, increasing the power-law index resulted in enhancing the bed porosity. On the other hand, bed porosity was decreased by increasing the initial bed height and the density of the solid particles. Finally, the porosity ratio in the bed was decreased by increasing the solid particle diameter.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제58권2호
• /
• pp.307-312
• /
• 2020

최근 대기압이하 진공 압력 상태에서 운전되는 유동층 반응기는 진공건조 공정이나 플라즈마 화학증착과 같이 감압 유동화가 요구되기에 관심이 증대되어 왔다. 그러나 대기압 이하에서 운전되는 유동층의 수력학적 특성 연구는 많이 연구되지 않았다. 본 연구에서는 대기압 이하에서 운전하는 유동층의 압력강하를 층내 압력을 1.33 에서 101.3kPa 까지 변화시키며 측정하였다. 유동층의 운전 압력이 진공인 상태에서는 최소유동화속도가 압력이 감소함에 따라 증가하며, 이는 기체 밀도와 평균 자유경로 변화와 같은 slip 흐름에 의한 변화이다. 또한 기존의 상압 상태에서 운전되는 유동층의 최소유동화속도 상관식과 비교함으로써 압력 감소에 따른 slip 흐름의 영향 뚜렷하게 나타남을 가리키는 임계 Knudsen 수를 결정하였다. 이로부터 slip 흐름이 주도하기 시작하는 임계 압력을 실험적으로 결정하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2005년도 춘계학술대회
• /
• pp.310-313
• /
• 2005

The conical fluidizing system of a binary mixture of Geldart C powders and Geldart A particles was defined as the conical powder-particle fluidized bed. We used a cold conical powder-particle fluidized bed model having a 0.104m-I.D. and 0.6m-high with an apex angle of $10^{\circ}$ for fluidization of a binary powder-particle mixture of 50 $vol\%$ fine carbon black powders (HI-900L, Korea Carbon Black Co.) and coarse alumina particles $(90{\mu}m)$ under different superficial gas velocities (0-0.1 m/s). The differential bed pressure drop increases with increasing gas velocity, and it goes from zero to a maximum value with increasing or decreasing gas velocity. In the conical fluidized beds of fine powders, demarcation velocities of the partial fluidization, full fluidization, partial defluidization was not observed.

• 한국식품과학회지
• /
• 제25권3호
• /
• pp.210-213
• /
• 1993

본 실험의 목적은 공극률과 상향유속의 관계에서 세입자의 유동특성을 고찰하는 데 있다 Column 내경은 유동층의 유속과 공극률과의 관계에 큰 영향을 미치지 못했으며 유속과 공극률과의 관계는 다음과 같다. $\frac{u}{u_t}={\varepsilon}^{3.703}$----모래$\frac{u}{u_t}={\varepsilon}^{3.5665}$----이온 교환수지$\frac{u}{u_t}={\varepsilon}^{4.066}$---GAC 또 유동층 매질입자는 구형을 사용하는 것이 일정유속에서 공극률을 낮게 유지할 수 있어 좋았고 실제로 미생물막 유동층 반응기에서는 미생물막이 매질에 부착되면 비중이 감소하므로 매질의 비중이 높을수록 유동층을 유지하기가 쉽다.

• 대한기계학회논문집
• /
• 제18권6호
• /
• pp.1551-1558
• /
• 1994

An experiment was conducted to investigate whether an equation of heat transfer coefficient derived form energy equation of two-phase plug flow can be actually applied to the industrial field. The heat is constantly transfered to the sand beds from the wall of heat exchanger while the sand moves down through cylindrical heat exchanger by gravity from feed hooper. To increase heat transfer, turbulators such as glass ball and steel pipe packings were used. In addition, the experiment in the case of fluidizing the sand beds was also carried out. The temperatures of the sand beds and the wall were measured along the heat exchanger axis. The density and porosity of the sand beds were also measured. The deviations of the mean velocity of sands from the velocity on the wall surface because of the slip conditions on the wall were negligible (within 3%). The heat transfer coefficients when the turbulators were used and when the sand beds were fluidized were found to be much greater than those of the plain plug flow.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제46권3호
• /
• pp.451-464
• /
• 2008

삼상 역 유동층은 유동하거나 부유하는 입자의 크기가 매우 작은 경우나 유동입자의 밀도가 액체보다 작은 담체나 접촉매체 또는 촉매전달물질인 경우에 생물반응기, 발효공정, 폐수처리공정, 흡착, 흡수공정 등에 매우 효과적으로 사용될 수 있어서 그 적용성은 날로 증대되고 있다. 그러나, 삼상 역 유동층에 대해서는 많은 연구가 진행되지 않아 왔으며 수력학적 특성에 대한 연구조차도 미흡한 실정이다. 삼상 역 유동층을 이용한 많은 종류의 반응기와 공정들의 운전과 설계 그리고 scale-up을 위해서는 삼상 역 유동층에서 수력학적 특성과 열전달과 물질전달과 같은 이동현상에 대한 정보는 필수적이라는 것은 자명한 사실이다. 따라서, 본 총설에서는 삼상 역 유동층에 대한 정보들을 공학적 측면에서 요약하고 재정리하여서 이 분야의 현장에서 필요한 지식들을 제안하고자 하였다. 본 논문은 수력학적 특성, 열전달 특성 그리고 물질전달 특성의 세 부분으로 이루어져있다. 즉, 수력학적 특성 부분에서는 운전변수가 상 체류량, 기포의 특성 그리고 유동입자의 분산에 미치는 영향을 검토하였으며, 열전달 특성 부분에서는 삼상 역 유동층에서의 운전변수가 열전달 계수에 미치는 영향을 고찰하였고, 열전달 모델에 대한 정리를 하였으며, 물질전달 특성 부분에서는 운전변수가 연속액상의 축방향 분산계수 및 액상 부피물질전달계수에 미치는 영향에 대해 고찰하였다. 또한, 각 절에서 유동입자의 최소유동화속도, 상 체류량, 기포특성, 유동입자의 요동빈도수 및 유동입자의 분산 등과 같은 수력학적 특성과 열전달 계수 그리고 연속액상의 축방향 확산계수와 물질전달계수 등을 예측할 수 있는 상관식들을 제안하였다. 본 총설의 마지막 절에서는 삼상 역 유동층의 공업적 응용을 위해 앞으로 더 연구해야하는 내용에 대해 제안을 하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제47권2호
• /
• pp.195-202
• /
• 2009

선택적 고체순환이 가능한 2탑 유동층 공정 개발을 위한 기초연구로 금속 망이 장착된 입자크기분리 시스템에 의해 입자크기 차이를 이용하여 고운입자와 굵은입자를 분리할 수 있는 고체분리기를 개발하였으며 고체분리속도에 미치는 유속, 고체분리기의 설치높이 및 분리면적의 영향을 측정 및 고찰하였다. 고체분리기에 의한 고체분리속도는 기체유속, 고체분리기의 설치높이, 분리면적이 증가함에 따라 증가하였다. 기체유속 및 고체분리기 설치높이 증가에 따른 고체분리속도의 변화경향은 기포크기의 변화경향과 유사하였다. 본 연구에서 개발한 고체분리기를 이용하여 굵은입자($212{\sim}300{\mu}m$)와 고운입자($63{\sim}106{\mu}m$)의 분리가 가능하였으며 고체분리속도는 4.4~127 g/min의 범위를 나타내었다. 개발된 고체분리기를 회수증진 수성가스변환 공정에 적용하여 선택적 고체순환이 가능한 2탑 유동층 공정구성을 제안하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
• /
• 대한기계학회 2000년도 추계학술대회논문집B
• /
• pp.651-655
• /
• 2000

The objective of present work is to investigate experimentally the characteristics of heat transfer. A fluidized bed combustion has advantages of pollution control, fuel flexibility and excellent heat transfer. The present study investigates fundamental phenomena of bed-to-surface heat transfer in high temperature fluidized beds to improve design of immersed tube surface. The tested operating variables are bed temperature, supeficial velocity, mean size of bed material, and the rake angle of fin. Generally, heat transfer rates between the fluidized bed and immersed finned-tube are much higher than those of a smooth tube. A life time of finned-tube is generally longer than that of smooth tube.

• 한국연소학회:학술대회논문집
• /
• 한국연소학회 2004년도 제29회 KOSCI SYMPOSIUM 논문집
• /
• pp.24-32
• /
• 2004

The characteristics of heat transfer from horizontal cylinder immersed in both a riser and downcomer of a circulating fluidized beds were investigated experimentally under different values of solids mass flux, superficial air velocity, particle size diameter, and different bed materials. The test results indicated that local heat transfer coefficients in both riser and downcomer are strongly influenced by angular position, and mass flux, as well as by particle size and bed materials. The local heat transfer coefficients around a circumference of the cylinder inside a riser and downcomer of a CFB exhibited a general tendency to increase with decreasing particle size and increasing solids mass flux and vary with different bed materials. Also the averaged heat transfer coefficient calculated from local heat transfer coefficient exhibited the same trend as a local i.e increase with decrease particle size and increasing solids mass flux and vary with varying bed materials. The general trend for a riser local heat transfer coefficient is decrease with increase angle until ${\Phi}$ = 0.5-0.6 (Where at angle =180$^{\circ}$ ${\Phi}$ =1). Also the general trend for a local heat transfer coefficient in downcomer is to increase with increase the angle until ${\Phi}$= ${\theta}/{\Pi}$ = 0.3-0.5 (Where at angle =180$^{\circ}$ ${\Phi}$ =1). Comparison the results of the heat transfer in the riser and downcomer of a circulating fluidized beds shows that they have approximately the same trend but the values of heat transfer coefficients in riser is higher than in downcomer.