충돌분무를 이용한 액적분포 최적화에 관한 연구

Abstract

황산화물에 대한 배출규제의 경우 연료에 포함된 황 함량을 제한하는 방법이 고안되었다. 국제해사기구(International Maritime Organization)의 규제에 따르면 Fig. 1.1에서 확인할 수 있듯이 배기가스에 포함된 황함량이 2012년까지는 4.5%, 2012년부터 3.5%로 제한되었다. 2020년부터 황함량을 0.5%로 제한한다고 발표한바 있다. 배출가스 제한구역인(Emission Control Area)에서는 2015년부터 0.1%로 제한되었다. 하지만 앞서 언급한 연료에 포함된 황함량을 줄이는 방법은 연료양의 증가로 인해 한계를 가진다. 그 중 습식 스크러버는 황산화물을 저감할 수 있고 유지비가 다른 장에 비해 비교적 저렴한 장점이 있어 주목받고 있다. 스크러버는 본래 육상에서 자주 사용되어 왔다. 육지에서 사용되는 스크러버는 크기의 제약이 없어 크기를 조절하여 유해물질의 배출을 저감시킬 수 있지만 선박의 경우 얘기가 다르다. 규제 전의 선박들이 아직도 이용되고 있기 때문에 이러한 선박들이 규제를 만족하기 위해 스크러버를 설치하게 된다. 따라서 본 논문에서는 스크러버 내부에서 사용되는 노즐을 타겟으로 유량 변화에 따라 집진율이 감소되지 않게 하는 것이다. 수치적 해석을 통해 최적의 분무형상을 선정하고 실험을 통해 유량 100%에서 상용노즐의 분무형상을 파악하여 충돌면의 직경과 충돌거리에 따라 유량이 낮은 경우에도 동일한 분무형상을 가지는 최적의 조건을 제시하고자 한다.|Diesel engines are the main power source for many years. Hazardous

substances generated by the use of diesel engines, environmental pollution

problems are emerging due to sulfur oxides (SOx), nitrogen oxides (NOx),

and carbon dioxide (CO2). Sulfur oxides and nitrogen oxides cause water

pollution, acid rain that causes soil pollution, photochemical smog that is

harmful to the human body, and warming due to carbon dioxide. For this

reason, emission regulations are being strengthened in order to reduce the

substances that harm the environment.

Among them, wet scrubber is attracting attention because it can reduce

sulfur oxides and its maintenance cost is comparatively low compared to

other fields. Scrubbers have often been used on land. The scrubber used in

the land is not limited in size, so it can reduce the emission of harmful

substances by controlling the size, but the ship is different. Since

pre-regulated vessels are still in use, these vessels will install scrubbers to

meet regulatory requirements.

The size of wet scrubber used in ship and the flow rate of wash water is

designed to match the maximum continuous output of the engine. However,

the ship doesn't always operate at the maximum continuous output, but the

output changes depending on the situation. When the output is reduced, the

amount of harmful substances contained in the exhaust gas is decreased.

When the output is increased, the amount of harmful substances is

increased. Therefore, utilization of the scrubber adapted to the continuous

maximum output is inefficient. In this paper, the nozzle used in scrubber is

targeted so that the dust collection rate is not decreased according to the

flow rate change. The optimal spray shape of the commercial nozzle at the

flow rate of 100% was determined through the experiment. The optimum

condition having the same spray shape even when the flow rate was low,

according to the diameter and the collision distance of the impact surface I

would like to present it.

The larger the diameter of the impaction surface is, the less the droplet in

the depth direction becomes, and the spread in the radial direction develops

and It is preferable that the droplet density region is present near the

impacted surface. When the flow rate is 25%, the impaction diameter is 3

mm and impaction distance is 5 mm. The flow rate is 50, the impaction

diameter is 2mm and impaction distance is 1mm. When flow rate 75%, the

impaction diameter is 2 mm and the impaction distance is 5 mm.