최연우
(Yeon-Woo Choi)
한민수
(Min-Su Han)
송준혁
(Jun-Hyuck Song)
†
왕창근
(Chang-Keun Wang)
-
충남대학교 환경공학과
(Department of Environmental Engineering, Chung Nam National University)
© Korean Society on Water Environment. All rights reserved.
Key words
CFD, Dead water, Screw nozzle, Water management, Water storage tank
1. Introduction
저수조는 물을 저장하는 시설물로 사람이 생활하는 대부 분의 지역에 생활용수, 비상급수, 소방용수 등의 목적으로 설치되는 시설물이다. 현재 우리나라는
높은 기술력의 용 수공급 시스템 운영으로 일부 지역이나 재난 피해 등의 특별한 경우를 제외하고는 물 부족이나 수질 악화 등의 문제로 곤란을 격고 있는
사람이 없는 물 선진국이다. 우리 나라는 물 스트레스 국가로 분류되어있으며 UN 산하기구의 각종 보고서에서도 한국이 물부족 국가로 보고되고 있다 (Gardner-Outlaw and Engelman, 1997). 물은 높은 수질로 생산하는 것, 사용된 물을 최대한 정화하여 자연으로 보내 는 것도 중요하지만 깨끗한 상태로 장기간 저장 하는 것 또한 매우
중요하다. 현재의 저수시설은 구조적 특성상 입 수관, 또는 출수관과의 거리가 있는 저수시설의 구석진 부 분에서 사류영역이 형성되어 정체수가 발생하고
수질이 악 화되는 문제로 인해 저수조 내부의 사류영역(standing water point)과 체류시간에 따른 수질변화(Kenedy et al., 1993; Rossman et al., 1995)를 최소화 하기 위해 먼저 유 입된 물이 먼저 나가게 하는 격벽형 구조의 저수시설 등이 개발 되어 왔다. 하지만 격벽형 구조로는 사류영역을 완전
하게 제거 할 수 없고 일부 개선시키는 수준 밖에 미치지 못하였다. (Mark et al., 1993; Mark et al., 1999). 본 연구 에서는 저수시설에서의 입수관 형태를 개선하여 사류구역 을 보다 최소화 함에 목적을 두고 진행하였다. 기존방식인 낙하형 입수관은 저수조의
유입관을 저수조 상부에 위치하 도록 설치하여 저수조 내부로 물이 유입될 때 낙하유입 되 도록 하는 방식이였다. 일반적으로 저수조는 비상급수나 여 유
용량을 고려해 중간위치에 저수위 센서를 설치하여 항 상 물이 중간 이상 차있는 상태로 운영되며(Grayman and Clark, 1993) 입수관 바로 옆에 출수관이 위치하고 있어 저 수조 하부의 구석진 부분에는 사류구역이 발생하게 된다 (Shilton and Harrison, 2003). 이러한 문제를 개선하기 위 해 입수관의 형태를 회전형 수류를 형성시키는 스크류 노 즐을 저수조 하부부터 만수 높이까지 전반적 부분에 균등 하게
물을 동시 유입 시킬 수 있도록 다공형 형태로 부착 하여 저수조에 물이 유입 될 때마다 저장된 물에 지속적인 움직임을 주어 사류구역을 최소화 할 수
있도록 하였다. 이러한 다공형 스크류 노즐 입수관과 일반적으로 사용되는 낙하형 입수관의 유동특성을 전산유체역학(computational fluid
dynamics, CFD)모의 기법을 이용하여 저수조내부의 입수관 형태에 따른 내부 수질변화와 움직임을 분석 해보 고자 한다.
2. Materials and Methods
CFD모의 수치해석을 위하여 공각 격자를 생성하고, 본 해석에 적용될 작동 유체로는 ANSYS CFX의 material library에 포함되어있는
25 °C의 물(밀도 997 kg/m3)을 사용 하였으며 도메인을 설정하고 Inlet, Outlet 그리고 벽면으로 구성된 Wall 경계조건을 적용하였다. 또한 CFD를 통하여 모의 추적자
해석을 진행하였으며 계산영역의 입구에서 출 구까지 유제(물)의 소요되는 시간을 측정하는 방법으로 additional variable로 수행하였다.
2.1. 유동해석 대상
본 연구에 적용된 대상 시설은 하루 용량 1,000 m3을 처 리할 수 있는 원통형 저수조에 대하여 일반적인 낙하형 방 식 입수관과, 입수관 전체에 등간격으로 입수구가 설치되고 그 입수구에 스크류 날개가
부착되어있는 다공형 스크류노 즐 방식 입수관에 대하여 입, 출수관 형태에 따른 저수조 내부 물의 유동 특성을 비교 분석 하였다. Fig. 1은 원통형 형태의 저수조의 단면을 나타낸 것이며 물이 입수관으로 유입되어 출수관으로 유출된다. 물의 유입지점은 낙하형 입 수관의 경우 저수조의 상부
자유수면 높이에 위치하고 있 으며, 스크류 노즐 방식 입수관일 경우 입수관 전체에 등 간격으로 자유수면 높이까지 10개를 설치하였다.
Fig. 1. The cross-sectional drawing of the reservoir, the shape of the incurrent canal and the position of the nozzle.
2.2. 저수조의 형상 및 치수
Table 1은 해석에 적용된 저수조의 제원을 나타내고 있 다. 저수조의 지름은 18,500 mm, 높이는 3,760 mm이며, 입수관과 출수관의 지름은 312.5
mm (300 A)로 하였다. 본 해석은 자유수면의 하부영역에 대한 유동 특성을 고찰 하는 것이므로 저수조 바닥면에서 자유수면 까지를 해석 영역으로
정하여 계산을 수행하였으며, 저수조의 자유수면 높이는 3,460 mm로 하였다.
Table 1. Data of the reservoir
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Dimension (unit : mm)
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Height of Free surface (unit : mm)
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Diameter of water tank
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Height
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Diameter of incurrent canal
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3,460
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18,500
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3,760
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312.5
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본 유동해석에 사용된 저수조 형상을 Fig. 2에 나타내었 다. Fig. 2(a)는 낙하형 입수관이 설치되어 있는 저수조의 형상이고, Fig. 2(b)는 다공형 스크류노즐 입수관이 설치되 어 있는 저수조의 형상이다. 입수관의 위치는 저수조의 외 벽으로부터 500 mm 떨어진 곳에 설치되어 있으며,
저수조 내에서의 출수관과 입수관 위치나 형태는 유속분포에 큰 영향을 미치게 되므로 본 실험 에서는 다공형 스크류 노즐 입수관이 설치된 경우와 낙하형
입수관이 설치된 경우의 입수관 및 출수관 위치를 동일 하게 적용하였으며 다공형 스크류 노즐 입수관의 노즐 방향은 출수관 위치의 반대쪽 을 바라보도록
설치하였다.
Fig. 2. The reservoir-modeling shape.
2.3. 입수관의 형상 및 치수
Fig. 3은 저수조의 외벽에서 500 mm 떨어진 위치에 설 치되어있는 입수관의 형상을 나타낸 것이다. Fig. 3(a)는 일 반적으로 사용하는 낙하형 입수관으로서 312.5 mm의 직경 을 갖는다. Fig. 3(b)는 다공형 스크류노즐 입수관으로 저수 조 바닥면으로부터 첫 번째 노즐의 위치는 300 mm 떨어 져 있으며, 입수관 길이 방향에 대하여 등간격, 즉
노즐과 노즐사이의 간격이 동일한 간격으로 설치되어 있다. 노즐 내부에 설치된 스크류 날개는 3개로 구성하였다. 입수관의 높이는 자유수면 높이까지 설치되나
원활한 수치해석을 위 하여 격자생성과 유동특성에 영향을 크게 미치지 않는 범 위 내에서 수면 높이보다 30 mm 작게 적용하였다. 다공형 스크류 노즐의
직경은 식 (1)에 의한 낙하형 입수관의 출 구 면적과 10개의 노즐 출구 면적이 같아지도록 설정하였 으며, 노즐의 직경은 98.82 mm이다. 노즐의 길이는 직경의
약 1.5배에 해당하는 150 mm로 적용하였다.
Fig. 3. The shape of the incurrent canal inside the reservoir.
여기서, A2는 노즐 출구의 입구직경, A1은 낙하형 입수관 출구의 직경, n은 노즐의 개수를 나타낸다.
2.4. 수치해석 과 공간 격자
2.4.1. 공간 격자계
본 해석에 사용된 격자 형태는 tetrahedra, wedge, pyramid, hexahedra의 혼합된 hibrid 격자를 사용하였으며(ANSYS, 2009a; ANSYS, 2009b), 벽면 근처에서는 보다 정밀한 해 상과 수치해석의 정밀성을 위하여 상대적으로 조밀한 격자 를 사용하였다. 그리고 노즐 내부에 설치되어 있는 스크류
날개의 영향을 보다 정확하게 해석하기 위하여 스크류 날 개 표면에 대하여 적층 구조의 격자를 생성하였다. Table 2 는 본 계산에 사용되는 원형 저수조의 격자 정보를 나타내 고 있다.
Table 2. Information on the grid used to interpret the cylindrical reservoir
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Item
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The drop incurrent canal
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The multiple hoe screw nozzle incurrent canal
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Mesh type
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mixed (tetrahedra, wedge, pyramid, hexahedra)
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Number of nodes
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747,000
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1,120,000
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Number of elements
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3,200,000
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4,338,000
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원통형 저수조의 낙하형 입수관 형태에 대한 격자는 총 747,000노드(3,200,000 elements), 다공형 스크류 노즐 방식 입수관이 적용된
저수조 형태에 대한 격자는 1,120,000노드 (4,338,000 elements)를 생성하여 계산에 적용 하였다.
2.4.2. 수치해석
본 해석에서는 범용 상용코드인 ANSYS CFX 12.1 (ANSYS, 2009a; ANSYS, 2009b)를 사용하였다. 일반적으로 범용의 상용 코드들은 SIMPLE 또는 SIMPLEC, Rhie and Chow 방법과 같은 압력에 기초한 방정식으로부터
만들어져 있다. 이들 압력에 기초한 코드들은 다양한 물리적 모델들과 경 계조건을 제공하고 다른 CAE 도구들과 연동을 포함하는 복잡한 “multi-physics
문제 등에 적용될 수 있다. ANSYS CFX는 압력기반 유한 체적법(finite volume method)을 fully implicit로 이산화하여
얻어지는 방정식을 algebric multigrid coupled solver를 이용하여 해석한다. SIMPLE등과 같은 segregated 접근방법에
비해 implicit coupling 방법은 수렴 을 가속시키고, 압축성 유동에 있어서 수렴성의 난점을 피 할 수 있다. 또한 높은 종횡비의 격자를
다룰 수 있기 때 문에 필수적인 기법이다(Kim, 2014).
수치해석에서의 난류모델의 적용부분에서는 간단한 난류 모델도 충분한 정확도를 제공한다는 입장과 해석 정확도의 확보를 위하여 가장 발달된 난류모델을 사용해야
한다는 견해가 있다. 이러한 견해의 차이는 해석의 문제가 서로 다르고 요구되는 정밀도에 대한 만족 범위가 다르기 때문 이다. 일반적으로 유체기계의
설계점 영역에서는 점성과 난 류효과는 전체 손실에 추가적인 기여하며, 이러한 유동장에 서는 난류 모델에 의한 정밀도가 상대적으로 중요하지 않 다.
그러나 1-방정식 모델이나, 2-방정식 모델은 계산시간 을 크게 증가시키지 않으므로 적절히 사용하는 것이 좋 다.(Kim, 2014) 본 해석에서는 상업적으로 널리 사용되고 있는 k – ε 난류 모델을 적용하였다.
3. Results and Discussion
3.1. 낙하형 입수관 형태의 저수조 유동특성
Fig. 4는 낙하형 입수관이 설치되어있는 원통형 저수조의 흐름 특성을 나타내고 있다. 입수관의 입구측에서 유입된 물은 입수관의 출구 방향, 즉 저수조의 중앙
부분으로 주 흐름이 발생한다. 상대적으로 빠른 입수관 출구 유속은 흐 름에 따라 속도가 감소한다. 물의 흐름은 저수조의 외각 벽면에 부딪혀 좌우 원형
외각 벽면을 따라흐른다. 이 흐 름으로 인하여 선회류가 발생하며, 본 해석에서는 2개의 큰 선회류가 관찰 되었다. 대칭적 형상 구조 때문에 거의 좌우
대칭적 유동 구조가 나타났다.
Fig. 4. Characteristics of the flow structure inside the reservoir with the drop incurrent canal applied.
Fig. 5는 낙하형 입수관 수직 중앙 단면상에 속도분포와 표면 유선 그리고 유속장을 나타낸 그림이다 Fig. 5(a)는 속도 분포 범위 0.0 m/s ~ 0.1 m/s에 대하여 나타낸 결과이 며, 빨강색으로 표현된 것은 0.1 m/s보다 큰 속도 범위를 나타낸다.
입수관 출구에서는 유량을 속도로 환산하면 약 0.3 m/s의 값을 갖는다. 입수관 출구방향으로 속도구배가 나타나며, 입수관 반대편의 원형 저수조 외각
벽면에서 속 도는 0.037 m/s의 값으로 감소한다. 입수관의 출구 하부 영 역에서는 저속의 속도 영역이 발생한다. 입수관의 출구에서 원형 저수조로
유입되는 물은 반대편의 외각 벽면에 부딪 혀 하향류가 발생하며, 이 하향류로 인하여 와류가 형성된 다. 와류가 발생하는 중심 영역에서는 저속도의 속도
영역 을 갖는다. Fig. 5(b)는 단면상의 스트림라인과 속도벡터를 나타낸 결과로서 입수관의 출구에서 원형 저수조로 유입되 는 물의 거동과 방향을 알 수 있다.
Fig. 5. Characteristics of the flow at a vertical section of the drop incurrent canal.
Fig. 6 ~ 8은 저수조 바닥면으로부터 높이 방향 3,264mm, 2,000 mm, 1,000 mm 위치에서 수평 평면에 대하여 속도 분포, 유선 그리고 유속장을
나타낸 결과이다. Fig. 6(a)에 서 낙하형 입수관의 출구영역의 중심 수평 단면으로서 입 수관을 통해 유출된 물이 저수조 좌우 대칭적으로 속도 분 포가 나타났다. 또한 이 속도는
입수관 출구 반대편 저수 조 벽면에 부딪혀 좌우 방향으로 흐름이 발생하는 것을 관 찰 할 수 있으며, 저속의 영역이 나타났다. 그러나 유출하 는 흐름
영향으로 출수관 상부에서 상대적으로 높은 속도 분포가 발생하였다. 와류가 발생하는 영역의 속도 구배는 Fig. 6(a우측)에서 나타나듯 0.016 m/s (4) → 0.011 m/s (3) → 0.005 m/s (2) 값을 갖는다.
Fig. 6. Characteristics of the flow at a horizontal section of the exit of the drop incurrent canal.
Fig. 6(b)에서 좌우 대칭으로 윗부분에는 시계 방향의 와 류와 아래 영역에서는 반시계 방향의 와류가 발생하는 것 을 볼 수 있으며, 흐름이 재순환 되는 것을
속도 벡터로서 확인 할 수 있다. 이러한 와류 중심영역에서는 저속의 속 도가 발생하며, 사류 영역이 생성된다. Fig. 7(a)를 보면 Fig. 6의 입수관 출구에서 저수조로 유입된 이후 발생하는 주 유동 속도 영역의 폭이 상대적으로 넓어진 것을 볼 수 있다. 이 영역의 속도는 약 0.037
m/s ~ 0.042 m/s 범위의 값을 갖는다. Fig. 6에 비해 주 유동 흐름이 발생하는 영역 의 속도가 상대적으로 감소함을 알 수 있다. Fig. 7(b)에서 도 2개의 주 와류가 발생하며, 속도 벡터 회전 방향으로 와류의 영역을 개략적으로 알 수 있다.
Fig. 7. Characteristics of the flow at a 2,000 mm-high horizontal section (the drop incurrent canal).
Fig. 8(a)에서는 주 흐름영역이 나타나지 않았지만 좌우 대칭적 유동 속도 분포가 발생하였으며 원형 저수조 벽면 근처의 속도 분포가 상대적으로 높게 나타났다.
Fig. 8(b)에 서도 높이방향 3,264 mm, 2,000 mm의 결과와 같이 두 개 의 와류가 존재한다.
Fig. 8. Characteristics of the flow at a 1,000 mm-high horizontal section (the drop incurrent canal).
3.2. 다공형 스크류 노즐 방식 입수관 형태의 저수조 유동특성
Fig. 9는 스크류 노즐이 등간격으로 부착된 다공형 입수 관이 설치된 경우에 대한 저수조 내부의 유동흐름을 속도 범위 0.0 m/s ~ 0.2 m/s로 나타낸
결과이다. 물은 입수관 입 구를 통해 유입되어 입수관에 설치된 10개의 노즐 출구를 통하여 저수조로 유입된다. 유동의 주 흐름은 노즐의 방향 과 같은
방향으로 형성되며, 저수조 외각 벽면 근처에 설 치된 입수관과 노즐의 출구 방향으로 인하여 원형 저수조 외각 벽면을 따라 큰 회전 흐름이 발생한다.
또한 노즐 출 구 영역에서 발생하는 빠른 속도 영역이 원형 물탱크 외각 벽면을 따라 일정 길이 이후 속도가 감소하는 것을 볼 수 있다. 저수조 중심에서
외각 벽면 방향으로 갈수록 속도 분포가 빠른 속도 구배가 형성되어 있다. 노즐 출구 영역 에서 약 0.1 m/s 속도로 형성된 흐름은 저수조 외각
벽면 을 따라 0.05 m/s로 감소한다.
Fig. 9. Characteristics of the flow structure in the reservoir with the in-current canal with the multiple hoe screw nozzle method applied.
Fig. 10 ~ 12는 다공형 스크류 노즐 방식 입수관 형태의 저수조 바닥면으로부터 자유수면 방향으로 3,000 mm, 2,000 mm, 1,000 mm 위치에서 수평면
상에 속도 분포를 나타낸 결과이다. Fig. 10(a)를 보면 저수조 외각 벽면에서 빠른 속 도분포가 형성되며 노즐 출구를 시작점으로 원주 방향으로 속도가 감소한다. 노즐 출구 속도 약 0.3 m/s는
원주 방향 으로 0.064 m/s로 감소하고 0.057 m/s 그리고 3/4 지점에 서는 0.038 m/s로 감소하여 출수관으로 유출된다. 속도가
거의 없는 정체 영역이 Fig. 10(a)의 우측 그림과 같이 발 생하였으며, 저속의 속도 영역이 number 2에서 0.007 m/s 로 발생하였다. Fig. 10(b)는 표면상의 스트림라인과 속도벡 터를 나타낸 것이다. 회전류의 중심점은 물탱크 중심에서 발생하지 않고 다소 치우친 영역에서 발생하였다.
Fig. 10. Characteristics of the flow at a 3,000 mm-high horizontal section (the multiple hoe screw nozzle incurrent canal).
Fig. 11. Characteristics of the flow
Fig. 12. Characteristics of the flow at a 1,000 mm-high horizontal section (the multiple hoe screw nozzle incurrent canal).
Fig. 11과 Fig. 12에서의 속도분포는 정체 영역의 크기가 약간 달라질 뿐 Fig. 10의 결과와 유사한 경향을 나타내고 있다. 또한 원주 방향을 따라서 속도가 감소하는 영역 또한 유사하게 관찰되었다. 저수조 바닥면으로부터 1,000
mm, 2,000 mm, 3,000 mm의 유동 특성 분포 결과는 매우 유사 하게 발생 함으로 노즐 출구에서 저수조로 유입되는 물은 저수조의 높이
방향으로의 유동 특성에는 크게 영향을 미 치지 않는 것으로 보인다.
3.3. 추적자 모의 결과
저수조의 입수관을 통해 유입되는 물의 거동을 정량적으 로 살펴보기 위하여 추적자 모사를 수행하였다. 흔히 사용 되는 추적자 수리모델로는 완전 혼합
반응조(Continuous Stirrer Tank Reactor, CSTR)와 플러그 흐름(Plug flow, PF) 두가지가 있으며 추적자의 유출
양상을 이용하여 조 내의 plug flow와 mixing의 정도, 그리고 단락류의 정도 등의 수 리학적 효율을 분석하는 방법에는 여러 가지가 알려져
있 으나 본 연구에서는 Index법을 적용하여 평가하였다. 저수 조 내 추적자 모의 결과는 Fig. 13과 같다. Fig. 13(a)는 입 수관을 통해 저수조로 유입되어 출수관으로 유출되는 추적 자의 시간 변화에 따른 무차원화된 농도 분포를 나타내고 있다. 낙하형 입수관의 경우
30분 지점에서 한 개의 peak 값이 나타났으며, 다공형 스크류노즐 입수관의 경우 10분~ 20분 사이에서 최고 peak값이 나타난 이후, 원통형
저수조 의 유동 특성에 의한 큰 회전류 영향으로 여러개의 peak 값이 발생하였다. 50분 이후 작은 경사도를 가지고 출구에 서 유출되는 추적자의
농도가 감소하였다. 그러나 낙하형의 경우 상대적으로 높은 농도 값으로 천천히 감소하는 경향 이 나타났다. Fig. 13(b)는 출구에서의 누적 농도를 나타낸 그래프로서 출수관을 통하여 유출되는 추적자는 스크류 노 즐형이 낙하형 보다 높은 경사도를 가지고 유출된다. 그리
고 스크류 노즐형과 낙하형 입수관에서 추적자 100 %가 출 수관을 통하여 유출되는 시간은 각각 스크류 노즐형은 800 분, 낙하형은 1,800분이
소요되었다.
Fig. 13. Graph of results from the tracer simulation inside the reservoir.
Table 3은 원형 물탱크의 추적자 모사 결과를 대표적인 지수값으로 나타낸 결과이다. Table에서 T10, T50, T90은 각 각 10 %, 50 %, 90 %의 추적자가 출수관을 통하여 유추되 는 시간을 나타낸다(Teefy and Singer, 1990). 낙하형과 스 크류 노즐형의 T10은 각각 70.49분, 14.8분으로 낙하형이 스크류 노즐형보다 높은 값을 가진다. T50은 각각 439.97
분, 83분, T90은 1270.85분, 520.9분으로 나타났다. 그리고 Tp는 27.5분, 15.7분으로 나타났다(Teefy, 1996).
Table 3. Results of the tracer simulation on the cylindrical reservoir
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The drop incurrent canal
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The multiple hoe screw nozzle incurrent canal
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Q
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2000
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2000
|
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V
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930
|
930
|
|
T10 |
70.49
|
14.8
|
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T50, Tg |
439.97
|
83
|
|
T90 |
1270.85
|
520.9
|
|
Tp |
27.5
|
15.7
|
|
T
|
670
|
670
|
Table 4는 Table 3의 값을 사용하여 나타낸 Index 값들 이다. beta는 원형 저수조의 이론적 시간에 대한 T10의 비 를 나타내며 낙하형 입수관이 노즐형 입수관보다 약 5배 큰 값을 가진다. 이것은 낙하형 입수관의 원형 저수조가 노즐형의 입수관 저수조 보다
출수관으로 유출되는 시간이 더 오래 걸리기 때문에 발생한다. Modal Index(Tp/T)는 낙 하형 입수관이 스크류 노즐형 입수관보다 높게 나타났다. 그리고 Morill Index(T90/T10)는 스크류 노즐형 입수관에서 낙하형 입수관보다 높은 값인 35.196으로 나타났다. 단락류 정도를 나타내는 Index는 낙하형보다는 스크류 노즐형에서
낮은 값이 발생하였다.
Table 4. Index value of the cylindrical reservoir
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The drop incurrent canal
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The multiple hoe screw nozzle incurrent canal
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Beta
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0.1053
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0.0221
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Modal index
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0.0410
|
0.0234
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Morill index
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18.030
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35.196
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Short circuiting index
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0.9376
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0.8108
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4. Conclusion
본 연구에서는 기존의 저수조에서의 문제점인 사류구역 에 대한 문제를 극복하고자 일반적으로 사용되는 낙하형 입수관과 다공형 스크류 노즐 입수관이 설치된
원통형 저 수조 내부의 유동특성을 고찰 하였으며 다음과 같은 결과 를 얻을 수 있었다.
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낙하형 입수관 저수조에서는 2개의 회전류가 발생하 며, 스크류 노즐 입수관 저수조에서는 1개의 회전류가 발 생한다. 그리고 이 회전류는 저수조 내
유동 흐름 특성에 영향을 미친다.
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낙하형 입수관 형태의 저수조는 저수조의 낮은 영역에 서 유속이 감소되는 특성을 가졌으나 스크류 노즐 입수관 저수조에서는 저수조 내부에서의 높이에 관계없이
일정한 형태의 유동흐름을 갖는다.
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원통형 형태의 저수조에 대한 추적자 모사 결과로부터 T10의 값이 낙하형 입수관의 경우 스크류 노즐형 입수관 보다 5배의 시간이 더 소요된다.
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낙하형 입수관이 사류영역의 증대로 인하여 출수관으 로 유출되는 농도가 상대적으로 스크류 노즐형 입수관보다 완만한 경사를 가지고 유출된다.
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Morill Index값은 클수록 교반정도가 큰 것을 뜻하며 스크류 노즐형 입수관이 높게 나타났다. 또한 Modal Index 값은 1에 가까울수록
이론적 체류시간에 근접한 이상적상 태의 plug flow에 가까운 것이며 스크류 노즐형 입수관은 이론적 체류시간 보다 낮은 값으로 나와 빠른 교반으로
인 한 저수조 내의 체류시간이 감소되었다는 결과를 얻을 수 있었다.