• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권3호
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• pp.371-377
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• 2014

Characteristics of holdup and flow behavior of fluidized solid particles were investigated in a liquid-solid circulating fluidized bed ($0.102m{\times}3.5m$). Effects of liquid velocity ($U_L$), particle size ($d_P$) and solid circulation rate ($G_S$) on the solid holdup, overall particle rising velocity, slip velocity between liquid and particles and hydrodynamic energy dissipation rate in the riser were examined. The particle holdup increased with increasing $d_P$ or $G_S$ but decreased with increasing $U_L$. The overall particle rising velocity increased with increasing $U_L$ or $G_S$ but decreased with increasing $d_P$. The slip velocity increased with increasing $U_L$ or $d_P$ but did not change considerably with $G_S$. The energy dissipation rate, which was found to be closely related to the contacting frequency of micro eddies, increased with increasing $d_P$, $G_S$ or $U_L$. The solid particle holdup was well correlated with operating variables such as $U_L$, $d_P$ and $G_S$.

• 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.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 1999년도 제19회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.173-182
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• 1999

Internally Circulating Fluidized Bed Combustor(ICFBC) has been used for the incineration of waste sewage sludge. In this study hydrodynamic characteristics of two phase flow have been studied in a riser section of ICFBC. A lab-scale riser(l/5 scale of pilot plant) is designed and SiC (Geldart type B) is used for solid particles. Experiments are performed by controlling the fluidization parameters including superficial velocity, particle diameter and secondary air to primary air ratio for determination of solid holdup profiles in the riser. Our flow regime during experiments mainly belongs to the onset of turbulent regime(for d_{p}:300{\mu}m) and fast fluidization regime(for d_{p}:100{\mu}m). Superficial velocities of each regime are well agreed with results obtained by other researches. The results show that the axial solid holdup distributions calculated by measuring differential static pressures in the riser are found to show a basic profile described by a simple exponential function. As the particle size decreases, solid holdup along the riser is more uniformly distributed. To prove these experimental results, numerical calculations are being performed.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2000년도 제21회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.217-228
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• 2000

Circulating Fluidized Bed Combustor(CFBC) has been used for the incineration of waste sewage sludge and for the power generation. In this study hydrodynamic characteristics of two phase flow have been studied in a riser section of CFBC. A lab-scale riser is designed and SiC (Geldart type B) is used for solid particles. Experiments are performed by controlling the fluidization parameters including superficial velocity and secondary air to primary air ratio for determination of solid holdup profiles in the riser. Superficial velocities of each fluidization regime are well agreed with results predicted by a theoretical model. The results show that the axial solid holdup distributions calculated by measuring differential static pressures in the riser are found to show a basic profile described by a simple exponential function. Our flow regime during experiments mainly belongs to fast fluidization regime for particle size of 300${\mu}m$. As the SA/PA ratio increases, solid holdup in the lower dense region of the riser increases.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제49권6호
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• pp.1358-1367
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• 2017

The data integration with modeled predictions (DIMP) model is a promising inverse radiation transport method for solving the special nuclear material (SNM) holdup problem. Unlike previous methods, DIMP is a completely passive nondestructive assay technique that requires no initial assumptions regarding the source distribution or active measurement time. DIMP predicts the most probable source location and distribution through Bayesian inference and quasi-Newtonian optimization of predicted detector responses (using the adjoint transport solution) with measured responses. DIMP performs well with forward hemispherical collimation and unshielded measurements, but several considerations are required when using narrow-view collimated detectors. DIMP converged well to the correct source distribution as the number of synthetic responses increased. DIMP also performed well for the first experimental validation exercise after applying a collimation factor, and sufficiently reducing the source search volume's extent to prevent the optimizer from getting stuck in local minima. DIMP's simple point detector response function (DRF) is being improved to address coplanar false positive/negative responses, and an angular DRF is being considered for integration with the next version of DIMP to account for highly collimated responses. Overall, DIMP shows promise for solving the SNM holdup inverse problem, especially once an improved optimization algorithm is implemented.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권6호
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• pp.878-883
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• 2018

A circulating fluidized bed (CFB) has been used in various chemical industries because of good heat and mass transfer. In addition, the methanol to olefins (MTO) process requiring the CFB reactor has attracted a great deal of interest due to steep increase of oil price. To design a CFB reactor for MTO pilot process, therefore, we has examined the hydrodynamic properties of spherical catalysts with different particle size and developed a correlation equation to predict catalyst holdup in a riser of CFB reactor. The hydrodynamics of micro-spherical catalysts with average particle size of 53, 90 and 140 mm was evaluated in a $0.025m-ID{\times}4m-high$ CFB riser. We also developed a model described by a decay coefficient to predict solid hold-up distribution in the riser. The decay coefficient developed in this study could be expressed as a function of Froude number and dimensionless velocity ratio. This model could predict well the experimental data obtained from this work.

• 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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• 제49권5호
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• pp.605-610
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• 2011

내경이 0.105 m이고 높이가 2.5 m인 삼상(기체-액체-고체) 유동층에서 상대적으로 큰 기포와 작은 기포의 체류량 특성을 고찰하였다. 기체유속(0.01~0.07 m/s), 액체유속(0.01~0.07 m/s) 그리고 입자크기($0.5{\sim}3.0{\times}10^{-3}m$)가 상대적으로 큰 기포와 작은 기포의 체류량에 미치는 영향을 검토하였다. 삼상 유동층에서 이들 두 종류 기포들의 체류량은 동력학적 기체 유출 방법(Dynamic gas disengagement method)에 의해 측정된 각각 기포들에 의한 압력강하 정보로부터 정압강하법(static pressure drop method)에 의해 산출되었다. 기체조절기에 의해 조절되는 건조되고 여과된 공기와 물 그리고 밀도가 2,500 $kg/m^3$인 유리구슬을 각각 기체, 액체 및 고체유동입자로 사용하였다. 삼상유동층에서 이들 두 종류의 기포, 즉 상대적으로 큰 기포와 작은 기포들은 유동층 탑에 유입되는 기체와 액체의 흐름을 정지시킨 후 경과시간에 따른 탑 내부의 압력강하를 측정함으로써 효과적으로 조사하고 분리할 수 있었다. 이들 두 종류의 기포들은 경과시간에 따라 증가하는 압력강하의 기울기가 서로 매우 다르게 나타났다. 실험결과 상대적으로 큰 기포들의 체류량은 기체의 유속이 증가함에 따라 증가하였으나 액체의 유속이 증가함에 따라서는 감소하였다. 그러나, 이들 큰 기포의 체류량은 유동입자의 크기가 변화함에 따라 국부적인 최소값을 나타내었다. 상대적으로 작은 기포들의 체류량은 기체유속 또는 고체입자의 크기가 증가함에 따라 증가하였으나 액체의 유속이 증가함에 따라서는 약간 감소하였다. 이들 두 종류 기포들의 체류량들은 각각 본 연구의 실험 범위 내에서 조작변수들의 상관식으로 나타낼 수 있었다.

• 공업화학
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• 제16권4호
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• pp.485-490
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• 2005

유동층 전극 반응기에서 기체의 주입이 산업폐수로부터 동입자의 회수에 미치는 영향을 고찰하였다. 유동층 전극 반응기에서 액체유속(0.1~0.4 cm/s), 전류밀도($2.0{\sim}3.5A/dm^2$) 그리고 투입되는 유동 고체입자의 양(1.0~4.0 wt%)의 일정조건에서 기체의 주입(0.1~0.4 cm/s)이 각 상들의 체류량과 동입자 회수효율에 미치는 영향을 검토하였다. 유동 고체 입자로는 폴리 스틸렌과 DVB (Divinyl Benzene)로 구성된 직경 0.5 mm의 구형입자(swelling 밀도: $1100kg/m^3$)를 사용하였다. 유동층 전극반응기에서 주입되는 기체 유속이 증가함에 따라 고체 체류량과 기체 체류량은 증가하는 반면 액체 체류량은 감소하는 경향을 나타내었다. 반응기내에 기체를 0.1~0.2 cm/s 정도 주입한 경우 기체 주입전에 비해 동 회수율이 증가한 반면 0.3~0.4 cm/s 이상 주입하면 기체 주입전보다 동 회수율은 오히려 감소하는 것으로 나타났다. 유동층 반응기에서 기체 및 액체 유속, 두 전극간 거리 그리고 유동고체입자의 양이 증가함에 따라 동의 회수율은 증가하다가 최대의 회수율을 나타낸 후 점점 감소하는 경향을 나타내었다. 전류밀도가 증가함에 따라서 동의 회수율은 패러데이 법칙에 의해 거의 선형적인 증가를 나타내었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권4호
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• pp.535-543
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• 2022

실리콘 카바이드 입자(평균 입도 123 ㎛)의 유동층 태양열 흡열기의 성능 및 효율에 영향을 미치는 입자 거동 해석을 위해 MP-PIC 모델을 이용하여 전산모사를 수행하였고, 기존 실험결과와의 비교를 통해 검증하였다. 특히, 본 연구에서는 실험적으로 접근하기 어려운 유동층 표면 부근에서의 거동을 모사함으로써 흡열 성능과 입자 거동과의 상호 영향을 분석하였다. CPFD 모사결과는 입자층 및 프리보드에서의 평균 고체체류량과 압력요동 등 수력학적 특성 실험결과를 잘 예측하였다. 입자 흡열기에서 1차적으로 태양열 에너지를 흡수하여 층 내부로 전달하는 층 표면 부근에서의 국부 고체체류량은 입자층 내 기포거동에 따라 중심부에서 상대적으로 낮은 값을 나타내는 불균일 분포를 나타내었다. 프리보드 영역에서 국부 고체체류량은 기체속도가 증가할수록 축방향과 각 높이에서의 횡방향에서 불균일성이 증가하였고, 이는 입자 흡열기의 프리보드 영역 내 비산된 입자에 의해 반사된 태양광 에너지 손실과 연관된 압력강하 상대표준편차 증가의 원인임을 나타내었다. 입자 흡열기 내 기체속도 증가에 따른 국부적인 기체 및 입자 속도의 변화에 대한 고찰을 통해, 유동층 내 국부적인 입자거동 특성은 Geldart B 입자 물성과 관련된 입자층 내 기포 거동과 밀접하게 연관됨을 확인하였다. 유동층 입자 흡열기의 성능 척도인 일사량 당 유동기체의 출입구 온도차(∆T/I_DNI)는 입자 층 표면 및 표면 상부 프리보드 영역 내 압력요동 RSD와 상관관계가 매우 높음을 확인하였고, 이 결과는 흡열기 성능 개선에 활용할 수 있을 것으로 판단되었다.