Search / Korean Journal of Chemical Engineering
HWAHAK KONGHAK,
Vol.27, No.1, 113-119, 1989
다공성 막을 통한 점성유체흐름에 관한 연구
A Study on Viscous Flow through a Porous Membrane
다공성 막을 투과하는 유체전달현상을 이론적으로 해석하였다. 평판형 막을 투과하는 기체의 경우 기공의 크기가 평균자유경로와 비슷하며 Knudsen 확산, slip흐름 및 점성류 흐름이 동시에 일어나며 점성류흐름은 Brinkman 운동방정식에 지배된다고 모델하였다. 계의 압력이 커짐에 따라 점성류 흐름이 전체 투과속도를 지배하며 투과율이 클 때에는 점성흐름이 Poiseuille 법칙에 따르는 것을 입증하였다. 또한 중공사 형태의 다공성 분리막을 통한 유체의 흐름에 대한 엄밀해(exact solution)로부터 계의 압력변화와 투과속도의 관계를 결정하였다.
Analytical results are presented for flow through a porous membrane in the range of pore size which is of comparable magnitude as the mean free path of the fluid molecules. In the present work, we consider a transfer mechanism of combined Knudsen diffusion, slip flow, and viscous capillary flow through a porous flat membrane governed by Brinkman’s equation. The theory shows that as the total pressure of the system increases the Knudsen dif-fusion and slip flow become negligibly small, and that the dominant viscous flow reduces to a Poiseuillian in the limit of large permeability. In addition, as a model of counter-current(or cocurrent)separator module, flow behaviors through a porous hollow-fiber membrane are also analyzed to determine the relationship between the pressure varia-tion and the permeation velocity through the porous membrane.