점적상에서의 동적 액체 체유량

Abstract

점적상(trickle bed)내에서의 액체체유량(liquid holdup) 에 관한 연구의 일부로 입자의 직경이 0.13 (모래), 0.16,0.29, 0.37,0.50,0.58,0.78cm (glass beads)인 비다공성 충진 입자에 대해, 물, 54wt \% methanol, 순수 methanol을 사용하고, 기체로는 공기를 사용하여 $0.04 \leqq U_L \leqq 0.4cm/\sec,\; O \leqq G \leqq 0.15kg/m^2 \cdot \sec$ 범위에서 실험 하였으며, 계면 활성제로는 TritonX-100을 사용하였다. Free trickling regime에서 Hd는 $U_L^c$에 비례함이 관찰되며, 그 지수(c)는 입자가 증가함에 따라 0.32-0.72 사이에서 증가한다. 같은 $U_L$ 일 때는 액체의 점도가 클수록, 또한 입자의 크기가 작을수록 Hd는 증가하며, 계면 활성제를 사용하여 표면 장력을 작게하면 Hd는 증가하고, $U_L$의 지수는 감소한다. 차원 해석에서 입자의 크기가 매우 달라, $U_L$의 지수가 매우 다르면, 지수 형태의 차원 해석에서 얻어진 관계식이 실험치들을 충분히 만족시키지 못함이 관찰되었고, 이는 $U_L$의 지수가 일정하다고 가정하였기 때문임을 알았다. 그리하여, 여러 문헌의 관계식에서 Reynolds수의 지수가 각각 다른 이유는 입자의 크기와 그 범위 및 액체성ℓ珦? 변화에 따른 $U_L$의 지수 변화를 고려하지 않았음이 판명되었다. 성질이 다른 물, 54wt\% methanol, 순수 methanol을 사용하여 실험한 결과, 입자의 크기가 작아짐에 따라 $U_L$의 지수값은 그 차이가 작아지고, 대략 이론적인 값 $\frac13$에 접근하며 $D_P$가 0.6cm이상 일때는 그 값이 0.65-0.72사이에서 거의 일정하다. 기체가 흐르는 gas continuous regime에서 액체유효속도가 일정할 때, 기체유량이 커질수록 dynamic liquid holdup의 감소율은 줄어들며, 일정한 기체유량에서는 액체유효속도가 클수록 그 감소율이 증가한다.