KR100484256B1 - 제트루프 반응특성을 이용한 기액혼화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정수 및 하·폐수처리설비나 화학공업설비에 있어서, 복합노즐을 통한 처리조내 기액(氣液) 동시 분사 및 유도관을 통한 환상류(環狀流) 형성으로 처리수와 산소 또는 오존 등의 기체를 접촉 및 혼화시키는 제트루프반응기(Jet loop reactor)에 관한 것으로서, 유도관 내에 원추형의 확산자 및 돌출부를 구성하여, 기체와 액체의 접촉면적 및 처리조내 체류시간을 증대함으로써, 기액혼화(氣液混和) 성능을 향상시킨 것이다.

본 발명을 통하여 제트루프반응기의 기액혼화 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있게 되었으며, 이로써 정수 및 하·폐수처리시설과 같은 기액혼화 관련설비의 운영효율을 제고하는 효과를 얻을 수 있다.

Description

제트루프 반응특성을 이용한 기액혼화장치{Gas and liquid mixing apparatus using jet loop reaction}

본 발명은 정수 및 하·폐수처리설비나 화학공업설비에 있어서, 복합노즐을 통한 처리조내 기액(氣液) 동시 분사 및 유도관을 통한 환상류(環狀流) 형성으로 처리수와 산소 또는 오존 등의 기체를 접촉 및 혼화시키는 제트루프반응기(Jet loop reactor)에 관한 것으로서, 유도관 내에 원추형의 확산자 및 돌출부를 구성하여, 기체와 액체의 접촉면적 및 처리조내 체류시간을 증대함으로써, 기액혼화(氣液混和) 성능을 향상시킨 것이다.

도 1 및 도 2는 종래의 제트루프반응기로서, 기체주입관(32)이 삽입된 액체주입관(31) 및 방류관(11)이 설치된 처리조(10)와 이 처리조(10)에 내장된 원통형의 유도관(20)으로 구성되며, 도시되지는 않았지만 외부의 처리수공급장치 및 기체공급장치가 각각 액체주입관(31) 및 기체주입관(32)에 연결되어 처리조(10)에 지속적으로 액체 및 기체를 공급하게 된다.

또한, 잉여 기체 및 작동중 부산(副産)되는 가스 등을 배출하기 위한 배기구나, 처리조(10)와 액체주입관(31) 사이를 순환관 등으로 연결하여 1차 처리된 처리수를 순환시켜 재차 처리할 수 있도록 구성할 수도 있으나, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 필요에 따라 선택할 수 있는 사항일 뿐 아니라, 본 발명은 처리조(10) 내부의 기액혼화작용에 그 기술요지가 있으므로, 처리조(10) 외부의 공급 및 순환구조에 대한 구체적인 설명은 하지 않는다.

액체주입관(31) 및 기체주입관(32)을 통하여 처리조(10) 내로 주입된 액체 및 기체는 도 2에서와 같이, 처리조(10) 내의 유도관(20)에 의하여 루프(loop), 즉 환상류(環狀流)를 형성하면서, 혼합 또는 용해된 후, 방류관(11)을 통하여 배출되게 된다.

그러나, 이러한 종래의 제트루프반응기에서는 처리조(10) 내로 주입된 액체 및 기체의 환상류에 기액혼화를 전적으로 의존하게 되므로, 기액혼화효과에 한계가 있을 수 밖에 없었다.

본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 창안한 것으로, 유도관 내 기체주입관의 선단 직하부에 원추형의 확산자를 설치하여 주입된 액체 및 기체가 확산자에 충돌하며 분산되도록 함으로써 액체와 기체의 접촉효과를 극대화할 수 있도록 하였다.

또한, 유도관 내주면에 돌출부를 형성하여 부분적인 와류를 유도함으로써 액체와 기체의 접촉효과를 극대화할 수 있도록 하였다.

본 발명의 상세한 구성 및 작동원리를 첨부된 도면을 통하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 도 3에서와 같이, 처리조(10)에 내장된 유도관(20) 내부에 원추형의 확산자(21)가 설치된 구조를 가지며, 작동시 처리조(10) 내부의 액체 및 기체는 도 5에서와 같은 흐름을 형성하게 된다.

원추형의 확산자(21)는 그 첨부(尖部)가 기체주입관(32)을 향하도록 기체주입관(32)의 직하부에 설치되는데, 확산자(21)를 유도관(20) 내에 고정하는 방식은 도 3에서와 같이 유도관(20)과 연결하는 방식이나 도 4에서와 같이 액체주입관(31)과 연결하는 방식등 다양한 방식을 취할 수 있으며, 계획 유속이나 액체주입관(31) 및 유도관(20)의 치수 등 제반 여건에 따라 선택 적용하되, 처리조(10) 내 액체 및 기체 흐름의 장애를 최소화할 수 있도록 하는 것이 바람직 하다.

도 5는 본 발명에 있어서 처리조(10) 내 액체 및 기체의 흐름을 도시한 것으로, 액체주입관(31)을 통하여 주입된 처리수와, 액체주입관(31)에 내장된 기체주입관(32)을 통하여 주입된 산소나 오존 등의 기체는 유도관(20)의 외벽을 따라 환상류(環狀流)를 형성함은 물론, 확산자(21)와 충돌하며 분산되게 된다.

또한, 도 6 및 도 7에서와 같이, 확산자(21)의 외주면에 나선홈(23)을 형성하고, 확산자(21)를 유도관(20)에 연결된 회전축(22)에 결합함으로써, 액체 및 기체가 주입됨에 따라 회전자(21)가 회전되도록 할 수도 있다.

이러한 회전자(21)의 회전을 통하여, 도 5에서와 같은 처리조(10)의 종단면상의 환상류나 와류 뿐 아니라, 횡단면 상의 회전류도 동시에 발생되도록 함으로써, 기액혼화(氣液混和)효과를 극대화 할 수 있게 된다.

도 8은 유도관(20) 내주면에 돌출부(24)를 형성한 본 발명의 일 실시예를 도시한 것으로서, 도 9에서와 같이, 돌출부(24) 주변의 부분적인 와류를 유도함으로써 기액혼화(氣液混和)효과를 향상시키게 된다.

결국 본 발명의 기술요지는 기체주입관(32)이 삽입된 액체주입관(31) 및 방류관(11)이 설치된 처리조(10)와, 이 처리조(10)에 내장되고 양단이 개방된 원통형의 유도관(20)으로 구성되어, 각각 액체주입관(31) 및 기체주입관(32)을 통하여 동시에 주입된 액체 및 기체가 유도관(20)의 외벽을 따라 환상류를 형성하며 접촉 및 혼화되는 기액혼화장치에 있어서, 유도관(20) 내의 기체주입관(32) 직하부에, 첨부(尖部)가 기체주입관(32)측이 되도록 원추형의 확산자(21)가 설치됨을 특징으로 하는 제트루프 반응특성을 이용한 기액혼화장치로서, 확산자(21)의 외주면에는 나선홈(23)이 형성되고, 회전축(22)을 축으로 회전가능하도록 설치되며, 유도관(20)의 내주면에는 돌출부(24)가 형성됨을 특징으로 하는 제트루프 반응특성을 이용한 기액혼화장치이다.

본 발명을 통하여 제트루프반응기의 기액혼화 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있게 되었으며, 이로써 정수 및 하·폐수처리시설과 같은 기액혼화 관련설비의 운영효율을 제고하는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 종래의 기액혼화장치 부분절단 사시도

도 2는 종래의 기액혼화장치 대표 단면도

도 3은 본 발명의 부분절단 사시도

도 4는 본 발명의 변형된 실시예 부분절단 사시도

도 5는 본 발명의 대표 단면도

도 6은 회전식 확산자가 적용된 본 발명의 일 실시예 부분절단 사시도

도 7은 도 6의 실시예에 있어서 확산자 발췌사시도

도 8은 돌출부가 구성된 본 발명의 일 실시예 부분절단 사시도

도 9는 도 8의 실시예 대표 단면도

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

10 : 처리조

11 : 방류관

20 : 유도관

21 : 확산자

22 : 회전축

23 : 나선홈

24 : 돌출부

31 : 액체주입관

32 : 기체주입관

Claims (3)

1. 기체주입관(32)이 삽입된 액체주입관(31) 및 방류관(11)이 설치된 처리조(10)와, 이 처리조(10)에 내장되고 양단이 개방된 원통형의 유도관(20)으로 구성되어, 각각 액체주입관(31) 및 기체주입관(32)을 통하여 동시에 주입된 액체 및 기체가 유도관(20)의 외벽을 따라 환상류를 형성하며 접촉 및 혼화되는 기액혼화장치에 있어서,

   유도관(20) 내의 기체주입관(32) 직하부에, 첨부(尖部)가 기체주입관(32)측이 되도록 원추형의 확산자(21)가 설치됨을 특징으로 하는 제트루프 반응특성을 이용한 기액혼화장치.
2. 제1항에 있어서, 확산자(21)의 외주면에는 나선홈(23)이 형성되고;

   회전축(22)을 축으로 회전가능하도록 설치됨을 특징으로 하는 제트루프 반응특성을 이용한 기액혼화장치.
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