Issue
Korean Chemical Engineering Research,
Vol.50, No.3, 499-504, 2012
삼상슬러리 기포탑에서 액상의 표면장력이 열전달 계수에 미치는 영향
Effects of Liquid Surface Tension on the Heat Transfer Coefficient in a Three-Phase Slurry Bubble Column
산업현장에서 자주 접하는 액상의 물성인 표면장력이 상대적으로 작은 액상으로 구성된 삼상슬러리 기포탑에서 총괄 열전달 특성을 고찰하였다. 기포탑 내부의 열전달 현상은 기포탑 내부의 수직 열원과 기포탑 간의 열전달계를 구성하여 고찰하였으며 열전달 계수는 정상상태에서 열원표면의 온도와 기포탑 내부의 평균 온도의 차를 측정하여 결정하였다. 기체유속(UG), 슬러리 상에 포함된 고체입자의 분율(CS) 그리고 연속 액상의 표면장력(σL)이 기포탑 내부의 총 괄 열전달 계수(h)에 미치는 영향을 규명하였다. 기포탑 내부 열원 표면과 기포탑 벌크영역 간의 온도차는 시간의 변화에 따른 온도차 요동을 측정하여 그 평균값으로 결정하였다. 기포탑 내부 열원표면과 기포탑 벌크 영역 간의 온도차 요동은 연속 액상의 표면장력이 감소할수록 진폭이 감소하였으며 온도차의 평균값도 감소하였다. 내부 수직 열원과 기포탑 간의 총괄 열전달 계수는 기체의 유속과 슬러리 상에 포함된 고체입자의 분율이 증가함에 따라 증가하였으며 연속 액상의 표면장력이 증가함에 따라 감소하였다. 표면장력이 물보다 작은 연속 액상의 기포탑에서 측정된 총괄 열전달 계수는 본 연구의 범위 내에서 실험변수와 무차원군의 상관식으로 나타낼 수 있었다.
Characteristics of overall heat transfer were investigated in a three-phase slurry bubble column with relatively low surface tension media, which has been frequently encountered in the fields of industry. The heat transfer phenomena was examined in the system which was composed of a coaxial vertical heater and a proper of bubble column. The heat transfer coefficient was estimated from the measured mean value of temperature difference between the heater surface and the column proper at the steady state condition. Effects of gas velocity (UG), solid fraction in the slurry phase (CS) and surface tension (σL) of continuous liquid media on the overall heat transfer coefficient (h) in the bubble column were determined. The mean value of temperature difference was estimated from the data of temperature difference fluctuations with a variation of time. The amplitude and mean value of temperature difference fluctuations with respect to the elasped time appeared to decrease with decreasing the surface tension of liquid phase. The overall heat transfer coefficient between the immersed heated and the bubble column increased with an increase in the gas velocity or solid fraction in the slurry phase, but it decreased with an increase in the surface tension of continuous liquid media. The overall heat coefficient in the slurry bubble column with relatively low surface tension media was well correlated in term of operating variables and dimensionless groups within this experimental conditions.
[References]
  1. Deckwer WD, Bubble Column Reactors, John Wiley and sons., NY., 1992
  2. Krishna R, Sie ST, Fuel Process. Technol., 64(1-3), 73, 2000
  3. Shin IS, Son SM, Lim DH, Kang Y, Jung H, Lee HT, Korean J. Chem. Eng., 27(3), 1015, 2010
  4. Maretto C, Krishna R, Catal. Today, 52(2-3), 279, 1999
  5. Krishna R, Deswart JW, Ellenberger J, Martina GB, Maretto C, AIChE J., 43(2), 311, 1997
  6. Behkish A, Lemoine R, Sehabiague L, Oukaci R, Morsi BI, Chem. Eng. J., 128(2-3), 69, 2007
  7. Seo MJ, Lim DH, Jin HR, Kang Y, Jung H, Lee HT, Korean Chem. Eng. Res., 47(6), 720, 2009
  8. Seo MJ, Lim DH, Shin IS, Son SM, Kang Y, Korean Chem. Eng. Res., 47(4), 459, 2009
  9. Saxena SC, Rao NS, Saxena AC, Chem. Eng. J., 44, 141, 1990
  10. Li H, Prakash A, I&EC Research., 38, 4688, 1997
  11. Deckwer WD, Louisi T, Zaldi A, Fan LS, I&EC Process Des. Dev., 19, 699, 1980
  12. Yang GQ, Luo X, Lau R, Fan LS, Ind. Eng. Chem. Res., 39(7), 2568, 2000
  13. Jang JH, Seo MJ, Lim DH, Kang Y, Jung H, Lee HT, Korean Chem. Eng. Res., 47(5), 587, 2009
  14. Kang Y, Lee IK, Shin IS, Son SM, Kim SD, Jung H, Korean Chem. Eng. Res., 46(3), 451, 2008
  15. Son SM, Lee KI, Kang SH, Kang Y, Kim SD, AIChE J., 53(11), 3011, 2007
  16. Son SM, Shin IS, Kang Y, Cho YJ, Yang HC, Korean Chem. Eng. Res., 46(1), 56, 2008
  17. Cho YJ, Woo KJ, Kang Y, Kim SD, Chem. Eng. Process., 41(8), 699, 2002
  18. Lim DH, Jang JH, Kang Y, Jun KW, Korean Chem. Eng. Res., Korean Chem. Eng. Res. (HWAHAK KONGHAK)., 49(2), 200, 2011
  19. Lim DH, Jang JH, Jin HR, Kang Y, Jung H, Kim SD, Kim WH, Chem. Eng. Sci., 66(14), 3145, 2011
  20. Shin KS, Song PS, Lee CG, Kang SH, Kang Y, Kim SD, Kim SJ, AIChE J., 51(2), 671, 2005
  21. Kang SH, Son SM, Kim UY, Kang Y, Cho YJ, Kang HK, J. Ind. Eng. Chem., 13(1), 33, 2007