사이클론 vortex finder 구조에 따른 미세먼지 집진효율에 관한 연구

Abstract

본 연구에서는 낮은 효율과 압력손실이 큰 단점이 있는 사이클론을 보완하기 위해 사이클론 내부 vortex finder의 설계를 변경해 외부선회류를 증가시켜 집진효율 증대를 꾀하는 실험을 수행하였다. 실험에 사용된 사이클론은 lab scale로 제작하였고 내부 장치의 설계 구조, 제원 및 운영조건에 따른 미세먼지의 집진 효율을 비교, 분석하여 집진특성을 분석하였다.

실험에 사용한 미세먼지의 입경은 1 ~ 16 µm의 분말을 사용했고, 유입속도는 12m/s, 본체 직경은 250mm를 기준으로 설계하여 실험을 수행하였고 내부장치는 그 형태에 따라 평행형, A형으로 구분하여 실험을 진행했으며 각각의 장치는 vortex finder 길이를 140mm, 190mm, 240mm로 구분하여 집진실험을 수행하였다.

본 실험의 결과 기본형 사이클론의 효율은 86 %, 평행형은 86 ~ 92 % 그리고 A형은 91 ~ 95 %의 집진효율을 보였다. vortex finder의 길이에 따른 결과는 길이가 길어질수록 증가 했으나 가장 큰 길이에서는 효율이 낮아져 최적 길이가 존재함을 도출하였다.

또한 사이클론의 3차원 수치해석을 통해서 내부 장치에 조건에 따른 외부선회류의 지속 및 형태에 대한 영향을 확인하였으며 사이클론의 실험 결과와 수치해석의 비교 검토를 통한 결과값을 토대로 최적 설계 가능성을 확인하였다.