내부 싸이클론 유입구 방향에 따른 이단형 싸이클론 집진기 성능 해석 연구

Abstract

싸이클론 집진기는 원통형 몸체 가장자리에 입구를 설치하여 유동으로 하여금 싸이클론 내부에서 회전하게 유도하여 유동 속 불순물을 걸러내는 집진 장치이다. 단순한 형상과 제조과정으로 가전제품뿐만 아니라 분진이 발생할 수 있는 공장 등 산업 전반적으로 많이 활용되고 있다. 이러한 싸이클론의 포집성능을 높이고자 많은 연구들이 진행돼 왔고 대부분은 싸이클론 구성품들의 형상, 크기 변화에 따른 성능개선 여부를 평가하였다. 하지만 이렇게 활용되고 있는 싸이클론 집진기는 한 개의 싸이클론으로 구성되어 있어 형상을 변화시키거나 내·외부에 추가적인 장치를 설치하더라도 집진효율 개선에는 한계가 있었다. 본 연구에서는 하나의 싸이클론 외부에 원통형 단을 추가 설치하여 집진 효율을 개선시켰고, 또한 내부 싸이클론의 입구방향을 변화시키며 효율 및 유동 변화를 분석하였다. 정확한 수치해석을 위해 상용 코드 중 실험 결과와 가장 일치한 결과를 얻을 수 있는 난류해석모델을 찾았고, 이를 바탕으로 기존 선행연구사례를 재현하여 수치해석기법을 검증하였다. 다양한 방법을 통해 유동을 관찰한 결과하나의 싸이클론의 경우 절단직경 3.21 ㎛수준이었으나 이단형 싸이클론의 경우 최저 절단직경 2.49 ㎛를 보여 우수성을 입증하였고 입구방향에 따라 절단직경 및 압력강하가 달라짐을 확인할 수 있었으며 이를 통해 유입구 방향과 내부 싸이클론 입구 방향의 관계를 밝혀 집진효율이 가장 높은 최적의 형상을 제시할 수 있었다. 이 결과를 토대로 이단형 싸이클론에 관한 차후 연구에 활용 가능할 것으로 판단된다.