[논문자료] 테일러 반응기의 유동 특성과 입자 체류시간에 관한 수치적 연구

출처: 픽사베이

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외부 실린더와 내부실린더로 구성된 동심환형관 형태의 혼합용기 에서 외부 실린더는 고정되어 있고 내부 실린더만 회전할 경우, 혼 합용기 내에서는 테일러 유동(Taylor flow)이 발생하며 이러한 유동을 이용하여 반응기 내에서의 혼합과 반응을 용이하게 하는 반응기를 테일러 반응기(Taylor reactor)라고 한다. [1] 테일러 반응기는 반응물 들을 테일러 와류를 통해 혼합하여 균일한 생성물을 얻는데 있어 뛰어난 성능을 가진다. 이러한 뛰어난 혼합성은 균일한 혼합 및 화 학반응을 필요로 하는 다양한 산업분야에 폭넓게 적용될 수 있다.

논문 출처: http://www.riss.kr/search/detail/DetailView.do?p_mat_type=be54d9b8bc7cdb09&control_no=5920c992bb54ba9effe0bdc3ef48d419&keyword=%EB%B0%98%EC%9D%91%EA%B8%B0

 

본 연구에서는 테일러 반응기 내벽의 회전속도 변화에 따른 반응 기 내의 유동특성과 그에 따라 주입된 NMC입자의 체류시간에 미치 는 영향에 대한 연구를 수행하였다. 먼저 수치해석 모델의 검증을 위해 Wereley와 Lueptow의 실험결과와 수치해석 결과를 비교하였고 본 연구의 결과와 잘 일치함을 확인하였다. 이와 같은 결과를 바탕 으로 해석모델의 수치적 모델이 타당함을 확인하였다. 이를 통해 실 험적으로 증명된 반응기 내부실린더의 회전속도 증가로 인한 레이 놀즈 수(Re)와 테일러 수(Ta)의 증가로 반응기 내에서 생성되는 유동 형태의 변화를 확인하였다.

 

그리고 반응기에 주입된 NMC입자의 체류시간을 측정하여 반응기 회전속도에 따른 적절한 반응기의 작동시간을 알아보았다. 화학반응 이 충분히 이루어졌다는 가정하에 계산이 수행되었으며 반응기의 회전속도가 빨라짐에 따라 NMC입자의 체류시간이 증가하는 결과를 확인할 수 있었다. 위 결과로부터 NMC입자의 체류시간이 bypass유 동에 의존함을 확인하였다. 또한 반응기 입구에서의 주입속도가 입 자의 체류시간에 영향을 미치는 인자인 것을 알 수 있었다. 하지만 보다 정확한 입자의 체류시간 측정을 위해 복잡한 화학 반응과 입 자의 성장과정을 포함한 시뮬레이션은 앞으로 추진해야 할 과제이 다. 이 같은 결과는 산업현장에서 생산용을 절감하고 효율적인 반응 기의 운영을 위한 가이드라인이 될 것으로 기대된다.

 

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다목적용 반응기 (스탠드형)

고압반응기는 합성, 분해, 촉매 반응 등의 다양한 목적을 가지고 사용되며 일신오토클레이브에서는 초고온 · 초고압 반응기, 특수한 실험 및 생산을 위한 스페셜 반응기로 분류 제작하고 있으며 주 반응기 이외에도 다양한 용도의 구성품들을 추가하여 경제성, 편리성, 실험 목적 및 생산 처리량 등의 고객의 의견을 적극 반영하여 제품을 구성하고 있습니다.

당사에서 취급하고 있는 고압반응기 종류로는 다목적용 반응기(벤치형, 스탠드형)과 중합 반응기, 초고온 · 초고압 반응기, 스페셜 반응기, 기타 옵션 및 액세서리를 취급하고 있습니다. 다목적용 반응기는 고온 고압의 조건에서 합성 분해와 승화, 추출 등의 연구를 수행하며 벤치형과 스탠드형 두 가지로 나뉘어 있습니다.

중합 반응기는 중합 반응을 수행하는 반응기로, 10L 이상의 용량으로 제작됩니다. 초고온 · 초고압 반응기는 초고온 상태에서 화학, 수열, 촉매반응이나 바이오 매스 처리 등을 수행합니다.

스페셜 반응기는 수소화, 자전 연소, 균일 평행, 연속공정 반응기로 나뉘며 심플한 디자인과 최고의 안전성, 사용자의 편의에 적합하게 제작되어 있습니다.

마지막으로 소개드릴 옵션 및 액세서리는 실험의 편의나 정확한 측정, 특수 목적을 위한 것으로 기본 사양에 추가 사용이 가능하며 압력계, 압력 조절밸브, 역 압력 조절 레귤레이터, 니들벨브, 가스켓, 오링, 씰, 코낙스 피팅 등의 다양한 부품들로 구성되어 있습니다.

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