삼상유동층에서의 기포특성에 관한 연구

Abstract

Electroresistivity probe 를 이용하여 2차원 삼상유동층의 bubbles의 물리적 특성을 고찰하였다. bubble의 크기, 상승속도, volume fraction및 frequency에 미치는 fluid velocity, bed 높이의 영향을 검토하였다. gas-liquid system에서의 bubble의 특성도 아울러 검토하였다. 1.5 mm glass beads의 유동층에서 낮은 기상유속에서 bed contraction 이 관찰되었으며 bubble의 frequency는 bed 높이에 따라 감소하고 gas flow rate가 클수록 size distribution이 넓은 분포를 가졌다. Bubble의 breakup mechanism은 본 실험범위 $(Ug ; 0.8 \sim 12.1 mm/\sec, U_{\ell} 0 \sim 7.72 cm/\sec)$에서는 Taylor instability 뿐만아니라 큰 particle을 작은 particle의 bed에 혼합하였을 때 particle penetration에 의한 bubble splitting도 일어날 수 있음을 밝혔다. bubble의 크기는 particle의 입자 크기에 영향을 받으며 각 실험변수간에 $$\ell = 1.325 U_{\ell}^{0.230} Ug^{0.353} dp^{-0.567}$$ 과 같은 경험식이 적용된다. 한편, bubble의 상승속도에 대해 bubbles의 크기, particle의 크기, 유체의 유속등에 대해 다음과 같은 실험식을 얻었다. $$U_{br} = 43.045\ell^{0.471} U_{\ell}^{0.050} Ug^{0.137} dp^{0.187}$$