메조 스케일 T-분기관에서 기포 길이가 2상 플러그류 분배에 미치는 영향

Abstract

본 연구에서는 사각 메조스케일 T-분기관에서 2상유동의 분배에 관한 실험적 연구를 수행하였다. 실험은 단면이 $600×600 μm^2$ 인 사각 T-분기관을 이용하여 수행하였으며, 시험 유체로는 물과 공기를 각가 액상과 기상으로 사용하였다. 작동 유체의 겉보기 속도의 범위는 공기와 물 각각 0.24 - 1.22 m/s 와 0.31 - 1.0 m/s이며 생성된 2상유체의 유동 양식은 모두 플러그류였다. 이때 다섯 종류의 혼합기를 사용하여 기포 길이가 분배에 미치는 영향을 관찰하였다. 메조스케일 T-분기관에서 플러그류의 분배에서, 분지관으로 분배되는 기체와 액체의 양이 기포 길이에 따라 크게 바뀌었으나 액체와 기체의 겉보기 속도가 분배에 미치는 영향은 상대적으로 적었다. 더욱 자세하게는 긴 플러그 기포의 경우에 기체와 액체의 겉보기 속도에 큰 영향을 받지 않았으며 이는 큰 직경의(mm 크기) 관에서의 기존 연구와 유사한 결과이다. 하지만, 기포의 길이가 짧아질 수록 불균등 분배의 정도가 심각해졌으며, 기포 길이가 매우 짧은 경우에는 분기관을 상 분리기로도 사용 가능하였다. 또한, 확장된 베르누이 방정식을 수정하여 T-분기관에서 플러그류의 분배를 예측하는 간단한 모델을 제안하였다.