최소유동화 속도측정 예비레포트

소개글

최소유동화

목차

1. 유동화
(1) 유동화의 정의
(2) 유동화의 원리
(3) 유동층 방식
(4) 유동층 방식의 장 ․ 단점
(5) 유동층의 응용
2. 최소 유동화 속도
(1) 최소유동화의 정의
(2) 최소유동화 원리

본문내용

1. 유동화
(1) 유동화의 정의
유동화란 미세입자가 상승하는 기체와의 접촉으로 액체와 같은 상태로 전환되는 현상을 말한다. 유동화공학이란 이러한 접촉에서 야기되는 여러 가지 특이한 현상의 장점을 응용하는 학문이다. 다양한 유동층 영역을 다음과 같이 나타내었다. 평균 입자크기와 공탑속도는 좌에서 우로 갈수록 증가한다.


(2) 유동화의 원리
유체가 낮은 유속으로 미세 입자층을 통과하면 유체는 정지되어 있는 입자사이의 빈 공간으로 침투하여 흐르게 된다. 이 상태를 고정층이라 하며 층 내에 존재하는 입자의 움직임은 없다.
유속이 증가함에 따라, 입자들이 움직이고 일부는 진동하고 제한된 영역에서 이동하기 시작한다. 이 상태를 유동층에 접근하는 확장층이라 하고 유동화에 필요한 압력강하보다 높은 압력이 걸리는 특징이 있다.
기체-고체 시스템에서 유동화 이상으로 유속을 증가시키면 기체의 기포와 편류에 의한 불안정성이 관찰된다. 높은 유속에서 혼합이 더욱 격렬해지고 고체의 움직임이 더 활발해진다. 또한 층은 최소 유동화 상태의 부피보가 그다지 팽창되지 않는다. 이러한 상태를 응집 유동층, 불균일 유동층, 기포유동층 또는 간단히 유동층이라 부른다.
기체 유동층은 확실히 구분되는 층 표면을 가질 경우 농후상 유동층이라고 한다. 그러나 고체의 종말속도 이상으로 유속을 증가시키면 층의 표면 경계는 사라지고 입자 비산이 많아지면서 고체는 유체흐름과 함께 층 밖으로 빠져나간다. 이러한 상태에서 고체의 공기이송이 일어나면 분산, 희석 또는 희박상 유동층이라고 한다.
고체와 유체의 특성에 따라 평활 유동층 또는 기포 유동층이 결정되어지나 이 밖에도 많은 인자가 층 내 고체 혼합정도, 기포크기, 불균일성의 정도에 영향을 미친다. 이러한 인자로는 층의 형태, 기체유속, 기체 분사판의 형태 및 층 내의 스크린, 차단막, 열교환기 등이 있다.
예로써, 슬러깅(slugging)현상을 들 수 있다. 슬러깅은 반응기의 형태에 크게 영향을 받는다. 기포는 상승함에 따라 합체되어 성장하고 고체층 높이가 높은 경우 반응기 단면 전체를 차지할 만큼 커지게 된다. 그러므로 기포위에 있는 고체층은 피스톤처럼 위로 밀려 올려진다. 입자는 슬러그로부터 흘러내려지고 마침내 붕괴된다. 이때 또 다른 슬러그가 형성되고 이러한 불안정한 진동은 반복된다. 슬러깅은 물리적, 화학적 운전의 경우 비산을 증가시키고 유동층의 성능을 감소시키므로 바람직한 현상은 아니다. 슬러깅은 길고 내경이 작은 유동층에서 쉽게 일어난다.
다른 방법의 기체-고체 접촉과 비교할 때 기체 유동층은 다소 비정상적이지만 유용한 측성을 가지고 있다. 실제로 산업공정에 적용되고 있는 대부분의 유동층은 기체 유동층 시스템이다.
유동층은 액체와 유사한 성질이 있다. 농후 기체 유동층은 다음 그림에서 보는바와 같이 끓는 액체와 같은 성질을 보인다. 예를 들면 크고 가벼운 물체가 층 내로 투입될 경우, 이 물체는 층위로 밀어 올려져서 떠 있게된다. 또한 용기가 기울어진 경우도 층의 표면은 수평을 유지하게 되고 서로 다른 높이를 갖는 두 유동층을 연결했을 때 동일한 높이가 유지된다. 그리고 층 내 두 지점 사이 압력차는 두 지점 사이 정압과 거의 같다. 층은 또한 액체 흐름과 같은 성질을 갖는다. 용기에 구멍을 내면 입자들은 제트 형태로 분출되어서 용기와 용기 사이에서 액체와 같이 흐를 수 있다.

참고 자료

• 기포유동층 반응기를 이용한 바이오매스 급속열분해 공정의 최적화 연구.(논문). 2005년
광운대학교. 이선훈 저.
• 슬러지소각. 1998년. 동화기술. 전해수 외 4명 공역.
• 폐기물소각로. 2000년. 신광문화사. 최금찬 외 7명 공저.