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전산유체역학을 이용하여 전형적인 구조를 갖는 사이클론 분리기 시스템 내에서의 주입 가스 유동 및 입자 거 동해석을 통해 가스 주입 유속에 따른 입자 거동 양상을 3차원적으로 해석하였다. 해석 결과는 Navier-stokes 방정식을 이용한 유체 유동 현상과 Lagrangian 접근법을 이용한 입자 거동 경로 추적을 결합시켜 도출되었다. 주입 유속이 증가함에 따라 내부 압력 손실이 증가하였고 이런 내부 압력 변화는 분리기 내의 유체의 유동 양상에 영향을 미쳤다. 입자의 거동은 유체의 유동에 의해 결정되었으며 일정 유속에 대해서는 입자의 크기에 크게 의존하였다. 그리고 주입 유속의 증가는 입자의 경로를 증가시키면서 분리기의 하부 영역으로 이동시켰다. 이로 인해 분리기내에 존재하는 입자의 최소 크기가 작아지며 일정 크기의 입자의 경우 분리율이 증가하였다. 결론적으로 가스 유입 유속의 변화는 내부의 유체 유동 변화와 입자 거동 양상에 중요한 요인이 된다.

Using computational fluid dynamics (CFD) method, we investigated three-dimensional fluid flow field and particle movement with respect to the injected gas flow rate variation in typical cyclone separator system. The results of numerical investigation were deduced by coupling the analysis of fluid flow field with Wavier-stokes equation and the tracking of the particle trajectory with Langrangian approach. It was shown that the increasing of injected gas flow rate resulted in the increasing of pressure loss in the separator. This change of inner pressure had an effect on an aspect of the fluid flow in the separator. Particle movement was determined by fluid flow in the separator and was fully depended on a diameter of particles under the fixed flow rate. Increasing of injected gas flow rate was led to an increasing of the trace of particle, so the particles moved to the lower part of the separator. For this reason, the minimum diameters of the particles were decreased and increased the separation rate under the fixed particle diameter. In conclusion, the changes of injected gas flow rate have an important factor to the fluctuation of the fluid flow field and particle trajectory in the separator.

Cyclone separator . Particle separation . Particle movement . Ceramic particle . CFD (Computational Fluid Dynamics)