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기체-고체 2상류의 열전달기구와 제어

전문가 제언: ○ 기체-고체 2상류가 가장 널리 응용되고 있는 대표적 장치는 유동층이다. 유동층은 고유의 기술적 장점 때문에 공업분야에서 널리 사용되고 있다. 즉 유동층은 고체물질이 본질적으로 유체와 같이 거동함으로 유동층 내 기체-고체의 혼합은 완전에 가까우며 유동층에서 일어나는 반응은 균질이고, 효율적이다.

– 또한 유동층 내 온도분포는 균일하며, 유동층과 표면 간의 열전달계수는 크며, 연속적 상태에서 운전할 수 있다. 반면 펌핑동력이 커지고, 침식이 일어나는 등의 결점도 있다.

○ 유동층은 기포의 무작위 운동에 의한 활발한 혼합 때문에 균일한 온도분포를 가진다. 입자의 표면적이 매우 넓기 때문에 기체에서 입자로의 열 및 질량전달은 유동층의 설계와 제어에서 제한을 받지 않는다. 유동층 시스템의 냉각과 가열 성능을 최적화하기 위해서는 열전달계수의 지식이 유동층 설계와 제어에서 중요하다. 그러나 유동층의 열 및 물질 전달에 관한 만족스러운 일반적 이론은 아직 수립하지 못한 것 같다.

○ 여기서는 주로 열전달기구로서 고체입자에 의한 열 수송효과와 기체와 고체입자간의 상대속도에 의한 난류효과 등으로 인한 열전달촉진효과를 기체의 단상류에서의 열전달과 비교하고 있다.

– 여기서 논의한 실험장치는 실제와는 달리 규모가 축소된 것이다. 유동층에서의 열 및 물질 전달의 정량적 자료는 축소된 실험장치에서는 합리적 데이터를 얻기 힘들다. 보다 실제에 가까운 규모에서 얻은 자료로 일반화된 계산식을 얻어야 할 것이다.

저자: Isao Satoh
자료유형: 학술정보