KR102184789B1 - Low energy dynamic water purification system and water purification method - Google Patents

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Abstract

유틸리티 및 산업 공정에서의 적용을 위해 의도된 거대 스케일에서 동적 필터링을 위해 딘 와류를 이용하는 수단이 개시된다. 이러한 방법은 구심력을 최적화하고 분리 시에 중력의 효과를 최소화하도록 계산된 구성의 장치 및 딘 와류의 유효성에 의지한다. 방법은 또한 딘 와류의 형성 및 지속성을 향상시키는 최적화된 타원형 유동 채널을 생성하는 구성의 장치에 의해 지지된다.A means of using Dean vortices for dynamic filtering at large scales intended for application in utility and industrial processes is disclosed. This method relies on the effectiveness of the device and Dean vortex in a calculated configuration to optimize the centripetal force and minimize the effect of gravity on separation. The method is also supported by a device configured to create an optimized elliptical flow channel that improves the formation and persistence of Dean vortices.

Figure R1020170091631
Figure R1020170091631

Description

저에너지 동적 정수시스템 및 정수방법{Low energy dynamic water purification system and water purification method}Low energy dynamic water purification system and water purification method}

본 발명은 폐수와 같은 산업용 유체에서 유체 내의 부유 오염물을 분리 및 분해하는 장치와 방법인 정수시스템 및 정수방법에 대한 것으로서, 이를 보다 상세히 설명하면 별도의 나선형 관을 통과하는 동적 유체의 관성을 이용하여 오염된 물을 탁수와 정수로 분리하여 저에너지로 오염수의 정화가 획기적으로 이루어지도록 한 저에너지 동적 정수시스템 및 정수방법에 관한 것이다.The present invention relates to a water purification system and a water purification method, which is an apparatus and method for separating and decomposing suspended contaminants in a fluid from industrial fluids such as wastewater, and if described in more detail, using the inertia of a dynamic fluid passing through a separate spiral tube. The present invention relates to a low-energy dynamic water purification system and a water purification method in which contaminated water is separated into turbid water and purified water so that the purification of contaminated water with low energy can be accomplished dramatically.

일반적으로 오염된 물을 정화시켜서 정수를 얻고자 하는 정수장치는 세정수(洗淨水), 공장배수, 상하수 등 대량의 액체 중에 분산 및 혼합되어 흐려지는 원인이 되는 미소한 알갱이 모양의 물질을 가라앉혀 짙고 더러운 흙(濃厚汚泥:농후오니)으로 분리하여 제거하고 있었으며, 한편으로 알갱이가 포함되지 않은 상징액(上澄液)을 연속적으로 회수하는 장치가 존재하고 있었으며, 정화방법은 액중에 분산하는 알갱이가 가라앉는 현상을 이용하고 있는데, 이와 같이 가라앉는 것을 촉진시키는 전처리로 현탁액에 응집제를 첨가, 휘저어 섞어서 플록(flock)을 만들어 응집 및 침강시키는 경우가 많았으며, 이때 응집제는 현탁액 중에 떠 있는 알갱이를 흡착, 서로 응집시켜서 침강을 촉진, 침전 생성을 조장하면서 여과를 용이하게 하는 효능을 가지고 있었던 것이다.In general, water purifiers that purify contaminated water to obtain purified water are dispersed and mixed in a large amount of liquids such as washing water, factory drainage, water and sewage. It was separated and removed as dirty soil (rich sludge), and on the other hand, there was a device that continuously recovers the supernatant liquid that did not contain grains. The sedimentation phenomenon is used, and as a pretreatment to accelerate the sinking, a flocculant is added to the suspension, stirred and mixed to form a flock, and agglomerated and settled. At this time, the flocculant adsorbs particles floating in the suspension, It had the effect of facilitating filtration while promoting sedimentation by coagulating with each other and promoting precipitation.

상기와 같은 단순한 침강방법에 의한 오수(汚水)의 정화(淨化)방법은 오니(汚泥)를 제외한 상징액(上澄液)에서도 미세한 이물질이 혼합된 탁수(濁水)와 보다 맑은 정수(淨水 또는 청수(淸水))로 구분되며, 이러한 오염된 물을 탁수로 정수로 분리하여 정화하는 장치와 방법 등이 상당수 개발되어 오고 있었던 것으로서, 대한민국 공개특허 1991년 제7808호(1991년 5월 30일자 공개)에 게재된 바와 같이 여과재(=필터)와 맥반석이 적층된 활성통을 갖는 정수장치가 개발되어 있었으며, 공개실용신안 1992년 제21012호(1992년 12월 18일자 공개)에 게재된 바와 같이 필터가 설치된 정수장치가 개발되어 있었던 것으로 초창기에는 대부분이 정수를 위한 필터를 사용하고 있었으며, 등록실용신안 제289069호(2002년 9월 13일자 공고)에서는 고형물 제거 필터와 더불어서 광촉매분해기가 더 구비된 정화장치가 공지되어 있었으며, 이와 더하여 공개특허 2006년 제102726호(2006년 9월 28일자 공개)에 게재된 바와 같이 정수용 필터를 이용한 정수시스템에서 필터를 커넥터를 이용하여 교체가 가능토록 한 기술까지도 개발되어 왔던 것으로서, 대부분의 정수장치가 정화를 위해서 벨트 프레스 필터, 원심 필터, 분리막 이용 필터 등의 각종 필터를 별도로 구비하고 있었던 실정이다.The method of purifying sewage by the simple sedimentation method as described above is turbid water mixed with fine foreign substances even in supernatant liquids excluding sludge and clearer water or fresh water. (淸水)), and a significant number of devices and methods for separating and purifying contaminated water with turbid water have been developed, and Korean Patent Laid-Open No. 7808 (published on May 30, 1991) has been developed. ), a water purifying device having an active container in which a filter material (= filter) and elvan stone are stacked has been developed, and as published in the public utility model 1992 No. 21012 (published on December 18, 1992), the filter In the early days, most of them were using filters for water purification, and in the early days, a water purifier equipped with a water purifier was developed. In the registration utility model No. 289069 (announced on September 13, 2002), a photocatalytic decomposer was installed in addition to a solids removal filter. The device was known, and in addition, as published in Korean Patent Publication No. 102726 (published on September 28, 2006), in a water purification system using a filter for water purification, a technology was developed that enables the filter to be replaced using a connector. As a result, most of the water purification devices have been separately provided with various filters, such as a belt press filter, a centrifugal filter, and a filter using a separation membrane, for purification.

이로 인하여 이송관 등에 별도의 필터를 하나 이상 설치하고, 이러한 필터가 이물질에 의해서 오염되면 교체하거나 세척을 위해서 별도의 수단이 필요하여 구조적으로 복잡해져서 제조원가가 상승하는 문제와 함께 일정한 정수효율이 지속되지 못하고 필터의 오염 시 정수효율이 급격히 낮아지는 등 다수의 문제점을 가지고 있었던 것이다.For this reason, one or more separate filters are installed in the conveying pipe, etc., and if these filters are contaminated by foreign substances, a separate means is required for replacement or cleaning, which becomes structurally complex, resulting in an increase in manufacturing cost and constant water purification efficiency. There were a number of problems, such as a rapid decrease in water purification efficiency when the filter was contaminated.

이러한 문제점을 해결하기 위해서 풍부한 분석 연구와 함께 현저한 현장 응용 프로그램 개발로 개념적 방법의 기초와 이질 물질의 유동을 딘 와류(dean vortices(=vortex의 복수임))에 기반으로 한 별도의 스트림으로 분리하는 고유한 장치가 구축되어 왔으며, 이의 유동 요소들 또는 유체는 불균일한 밀도 또는 동적 점도(dynamic viscosity)의 결과로서 중력적으로 상당한 질량을 가지며, 유체 흐름으로부터의 동적 유동에서 균일한 밀도 및 점도를 나타내는 부유 물질 또는 중립 부력 물질을 성공적으로 분리할 수 있는 능력을 훼손시키지 않으면서 달성할 수 있다.In order to solve this problem, the basis of the conceptual method and the flow of foreign matters are separated into separate streams based on dean vortices (= vortex) by developing remarkable field applications along with abundant analysis research. Unique devices have been built, and their flow elements or fluids have a gravitationally significant mass as a result of non-uniform density or dynamic viscosity, and exhibit uniform density and viscosity in dynamic flow from fluid flow. It can be achieved without compromising the ability to successfully separate suspended or neutral buoyancy substances.

최근에 유체 내의 불균일한 입자들을 응축 및 분리하는 수단으로서 딘 와류를 이용하는 마이크로 유동 기술(micro-fluidity technologies)과 유체역학적 유동 및 구심력에 대항하는 힘을 이용한 메커니즘에 대한 상당한 연구가 발표되고 있었으며, 마이크로 채널 유동과 셀룰러 크기의 입자가 저에너지 프로세서로 조작되는 응용 분야에서 이러한 신기술의 중요성과 가치는 의심의 여지가 없다.Recently, considerable research has been published on micro-fluidity technologies using Dean vortex as a means of condensing and separating non-uniform particles in a fluid, and mechanisms using hydrodynamic flow and force against centripetal forces. There is no doubt the importance and value of these new technologies in channel flow and applications where cellular-sized particles are manipulated by low energy processors.

이와 같은 구현의 전형적인 예시로는 대한민국 공개특허 2016년 제75568호(2016년 6월 29일자 공개), 미국 특허 8,807,879 B2와 8,208,138 B2가 있다. 이러한 마이크로 채널의 구현은 도 1에 도시된 바와 같이 직사각형 유동 채널과 원형 나선의 선형적으로 증가하는 반경을 특징으로 하며, 이 나선형 유동(spiral flow)의 평면은 중력의 힘에 직교하여 직교 중력(orthogonal gravitational force)이 딘 힘(Dean forces)의 단축(short axis)에 걸쳐서 딘 와류에 붕괴 압력(collapsing pressure)을 가하게 된다.Typical examples of such an implementation include Korean Patent Application Publication No. 75568 (published on June 29, 2016), and US Patents 8,807,879 B2 and 8,208,138 B2. The implementation of such a microchannel is characterized by a linearly increasing radius of a rectangular flow channel and a circular helix, as shown in FIG. 1, and the plane of this spiral flow is orthogonal to the force of gravity and The orthogonal gravitational force exerts collapsing pressure on the Dean vortex over the short axis of the Dean forces.

KR 10-1991-0007808 A 1991. 5. 30.KR 10-1991-0007808 A May 30, 1991. KR 20-1992-0021012 U 1992. 12. 18.KR 20-1992-0021012 U 1992. 12. 18. KR 20-0289069 Y1 2002. 9. 13.KR 20-0289069 Y1 2002. 9. 13. KR 10-2006-0102726 A 2006. 9. 28.KR 10-2006-0102726 A September 28, 2006 KR 10-2016-0075568 A 2016. 6. 29.KR 10-2016-0075568 A June 29, 2016 US 8,807,879 B2 2014. 8. 19.US 8,807,879 B2 August 19, 2014 US 8,208,138 B2 2012. 6. 26.US 8,208,138 B2 June 26, 2012

본 발명은 상기한 종래 기술의 제반 문제점들을 해결코자 새로운 기술을 창안한 것으로서, 우선 본 발명에서는 종래 대부분 필터를 사용하던 정수장치들에서 벗어나서 본 발명자의 관심은 일반적인 유체 부유 입자를 분리하는 기술이 상당한 유지 보수 및 지원 요구 사항을 지닌 다양한 필터매체를 사용하여 많은 에너지를 소비하고, 지속적인 조작이 제한되는 산업 및 응용 프로그램이 적용된 유체 이송장치에 저에너지의 입자 분리가 적용되도록 한 저에너지 동적 정수시스템 및 정수방법을 제공코자 함에 발명에서 해결하고자 하는 과제를 두고 본 발명을 완성한 것이다.The present invention is the creation of a new technology to solve all the problems of the prior art. First, in the present invention, the interest of the present inventor is considerable A low-energy dynamic water purification system and water purification method that allows low-energy particle separation to be applied to a fluid transfer device applied to industries and applications where a large amount of energy is consumed and continuous operation is restricted by using various filter media with maintenance and support requirements. In order to provide a problem to be solved in the invention, the present invention was completed.

더불어 이러한 딘 와류 구현의 새로운 변화는 시간당 10톤 이상의 속도로 성공적으로 분류 및 분리하도록 사용되는 전체 크기로 실현되면서 산업용 어플리케이션에 구현됨을 목표로 한다.In addition, this new change in the Dean vortex implementation aims to be implemented in industrial applications, realizing in full size used to successfully sort and separate at rates of 10 tonnes per hour or more.

또한 별도로 기술하지는 않았으나, 본 발명의 저에너지 동적 정수시스템 및 정수방법을 상세하게 기술한 하기의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용과 청구범위 및 도면 등을 감안하여 유추할 수 있는 범위 내의 또 다른 목적들도 본 발명의 전체 해결과제에 포함되는 것이다.In addition, although not described separately, other objects within the range that can be inferred in consideration of the specific content for carrying out the following invention, which describes in detail the low energy dynamic water purification system and the water purification method of the present invention, and the claims and drawings, etc. It is included in the overall problem of the present invention.

상기한 발명의 과제를 해결하기 위한 구체적인 수단으로 본 발명에서는 저에너지 동적 정수시스템 및 정수방법에 있어서, 상기 본 발명의 저에너지 동적 정수시스템은 부유 입자(=수상에 뜨는 입자) 및 중립 부유 입자(=수중에 떠다니는 입자)를 갖는 유체를 펌핑시켜서 나선형 유동 채널을 통하여 딘 와류에 의해 유동 채널 말미에서 상대적으로 탁한 탁수와 상대적으로 맑은 정수로 분리 배출되어 별도의 필터매체를 사용하지 않고도 정화가 이루어지도록 구성되며, 유체가 딘 유동하는 나선형 유동 채널이 이루는 면이 중력 벡터에 평행한 나선을 이루도록 해서 중력에 의해 딘 와류가 상쇄되는 것을 최소화시키도록 구성됨을 특징으로 한다.As a specific means for solving the problems of the above invention, in the present invention, in the low-energy dynamic water purification system and the water purification method, the low-energy dynamic water purification system of the present invention comprises suspended particles (= floating particles) and neutral suspended particles (= underwater It is configured to pump a fluid having particles (floating particles) into a relatively turbid turbid water and relatively clear purified water at the end of the flow channel by a Dean vortex through a spiral flow channel to perform purification without using a separate filter medium. It is characterized in that it is configured to minimize the offset of the Dean vortex by gravity by making the surface formed by the helical flow channel through which the fluid flows in a spiral parallel to the gravity vector.

상기 나선형 유동 채널은 나선형태에서 상부 채널간의 간격보다 하부 채널간의 간격을 상대적으로 조밀하게 구현시켜서 구심력벡터에 의해서 중력에 의한 유체의 딘 유동의 방해를 최소화시키도록 구성되며, 나선형 유동 채널은 플렉시블한 튜브로 이루어져서 나선형 유동 채널의 양측에서 튜브를 가압하여 나선형 유동 채널의 절단면이 타원형으로 가압 가변되게 압축 플레이트가 설치되도록 이루어진다.The spiral flow channel is configured to minimize the interference of the Dean flow of the fluid due to gravity by a centripetal force vector by implementing the spacing between the lower channels relatively tighter than the spacing between the upper channels in a spiral form, and the spiral flow channel is flexible. Composed of a tube, the compression plate is installed so that the cut surface of the spiral flow channel is pressed and variable in an elliptical shape by pressing the tube on both sides of the spiral flow channel.

상기 나선형 유동 채널은 압축 플레이트가 개재되게 낱개로 이루어진 수개의 나선형 유동 채널 튜브가 연속하여 연결토록 이루어지되, 낱개의 나선형 유동 채널에서 분리 배출된 탁수는 별도로 배출해서 집수토록 하면서 낱개의 나선형 유동 채널에서 분리 배출된 정수는 이웃하여 연결되는 낱개의 나선형 유동 채널의 입력 채널로 공급되게 이루어지거나, 한 쌍의 나선형 유동 채널을 내측에서 크로스오버 유동 채널에 의해서 연결되며, 한 쌍의 나선형 유동 채널에서 분리 배출된 탁수는 별도로 배출해서 집수토록 하면서 한 쌍의 나선형 유동 채널에서 분리 배출된 정수는 이웃하여 연결되는 한 쌍의 나선형 유동 채널의 입력 채널로 공급되게 이루어진 것을 특징으로 할 수도 있다.The spiral flow channel is made so that several spiral flow channel tubes made of one piece with a compression plate interposed therebetween are connected in a row, but the turbid water separated and discharged from the single spiral flow channel is separately discharged and collected in the single spiral flow channel. Separately discharged purified water is supplied to an input channel of a single spiral flow channel connected adjacently, or a pair of spiral flow channels are connected by a crossover flow channel from the inside, and separated and discharged from a pair of spiral flow channels While the turbid water is separately discharged and collected, the purified water separated from a pair of spiral flow channels may be supplied to an input channel of a pair of spiral flow channels connected adjacently.

상기 본 발명의 저에너지 동적 정수방법은 중력의 힘이 구심력을 사용하여 중화되도록, 중력에 평행한 평면에 유동 경로를 배향시키는 것에 의해 유체 역학적 시스템이 중력의 힘에 대해 불균일한 특징을 보일 수 있는 동적 유체 유동(dynamic fluid flow)에서 부유 입자의 분리를 지원하는 딘 와류를 이용하는 정수방법으로서, In the low-energy dynamic water purification method of the present invention, the hydrodynamic system can exhibit non-uniform characteristics with respect to the force of gravity by orienting the flow path in a plane parallel to the gravity so that the force of gravity is neutralized using centripetal force. As a water purification method using Dean vortex that supports the separation of suspended particles in a dynamic fluid flow,

a. 중력의 힘에 평행한 평면에 있도록 주 유동 회로를 배치하는 단계, a. Placing the main flow circuit so that it is in a plane parallel to the force of gravity,

b. 중력의 힘을 보상하도록 상기 주 유동 회로 주위에서 원호 길이의 각각의 증분으로 구심력 벡터를 조작하는 단계로서, 이러한 것은, b. Manipulating the centripetal force vector in each increment of the arc length around the main flow circuit to compensate for the force of gravity, such as:

i. 할당된 중력 및 결과적인 구심력이 전체 환상체 원주 내내 일관적이도록 딘 와류의 분리를 붕괴시키도록 작용하는 힘의 중력 성분을 보상하기 위해 구심력의 원형 가속도 성분을 구성하는 수단으로서, 환상체 유동 채널 또는 환상체 나선형 유동 채널을 생성하도록 원호 길이의 각각의 증분으로 상기 주 유동 회로의 반경을 구성하고, 적절한 반경은 r(환상체 반경)에 대해 구해진 유체의 총 a(가속도) 방정식을 사용하여 계산되며, 여기서 θ는 r과 수평 사이의 회전 각도이며, i. A means of constructing the circular acceleration component of the centripetal force to compensate for the gravitational component of the force acting to collapse the separation of the Dean vortex so that the assigned gravity and the resulting centripetal force are consistent throughout the entire toroidal circumference, the toroidal flow channel or Construct the radius of the main flow circuit with each increment of the arc length to create an annular helical flow channel, and the appropriate radius is calculated using the total a (acceleration) equation of the fluid obtained for r (annular radius). , Where θ is the angle of rotation between r and horizontal,

r = v2/[(총 a) + (sin θ * g)]
단, v2는 v(Velocity; 39:축방향 속도)의 제곱근으로 (2.5m/s)2이며, g(GRAVITY)는 중력가속도로 9.8m/s2이다.
r = v 2 /[(total a) + (sin θ * g)]
However, v 2 is (2.5m/s) 2 as the square root of v(Velocity; 39: axial velocity), and g(GRAVITY) is 9.8m/s 2 in gravitational acceleration.

ⅱ. 대안적으로 딘 와류의 분리를 붕괴시키도록 작용하는 힘의 중력 가속도 성분을 보상하도록 유체 유동 속도, 그러므로 구심력의 가속도 성분을 제어하고 딘 와류를 지지하여 불변의 결과적인 총 구심력을 제공하는 수단으로서 일정 체적의 유량의 원형 또는 나선형 유동 채널의 원호 길이의 각각의 증분으로 단면적을 구성하는, 상기 2개의 방식(i, ⅱ)들 중 하나 또는 모두에서, 상기 구심력 벡터의 가속도 성분을 변경하는 것에 의해 달성되는, 상기 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Ii. Alternatively, constant as a means of controlling the fluid flow velocity, and therefore the acceleration component of the centripetal force, to compensate for the gravitational acceleration component of the force acting to collapse the separation of the Dean vortex and to support the Dean vortex to provide an invariant resulting total centripetal force. Achieved by changing the acceleration component of the centripetal force vector in one or both of the above two ways (i, ii), which constitutes the cross-sectional area in each increment of the arc length of a circular or helical flow channel of volumetric flow. It characterized in that it comprises the above step.

이와 함께 구심 가속도를 받는 유동 채널에서 딘 와류의 초기 형성을 향상시키고, 딘 와류를 형성하도록 시동 파라미터(start-up parameter)들을 만족시키는데 충분히 큰 폭 대 높이 비율을 가지는 유동 채널의 모서리들에서 딘 와류 또는 난류 불연속성을 전파하도록 2개의 절반 원형의 제한된 단면적 때문에, 전형적인 원형 유동보다 넓은 범위의 유동 속도에 걸쳐서 딘 와류의 지속성을 연장시키는 정수방법으로서, In addition, the Dean vortex at the edges of the flow channel with a width-to-height ratio large enough to satisfy the start-up parameters to improve the initial formation of the Dean vortex in the flow channel subjected to centripetal acceleration. Or as a water purification method that extends the persistence of Dean vortices over a wider range of flow rates than typical circular flows, due to the limited cross-sectional area of the two half circles to propagate turbulent discontinuities,

a. 딘 와류의 형성이 검출될 때가지 고정된 유체 유동 속도로 제어된 균일한 방식으로 원형 채널을 압축하며, a. Compressing the circular channel in a uniform manner controlled at a fixed fluid flow rate until the formation of a Dean vortex is detected,

b. 딘 와류의 상태가 달성될 때 압축 높이(compression height)가 기록되며, b. When the condition of the Dean vortex is achieved, the compression height is recorded,

c. 상기 공정이 용질 유체 시스템의 유체 점도, 밀도 및 동적 효과의 각 조합에 대해 반복되는 것을 특징으로 할 수도 있다.c. It may be characterized in that the process is repeated for each combination of fluid viscosity, density and dynamic effects of the solute fluid system.

또한 주 유동의 중간 지점에서 유동을 분기하는 확립된 실시와는 대조적으로, 유체 역학적 힘의 딘 힘과 구심력 사이의 제로 합력 라인(zero net force line)을 따라서, 입자들이 평형을 찾을 수 있는 위치에 상관없이 포함을 위한 입자들의 선택을 가능하게 하는 정수방법으로서,Also, in contrast to the established practice of diverging the flow at the midpoint of the main flow, along the zero net force line between the centripetal force and the Dean force of the hydrodynamic force, the particles are positioned where they can find equilibrium. As a water purification method that enables the selection of particles for inclusion irrespective of,

조화 가능한 에지(tunable edge)를 유동으로 위치시키고, 분석을 위하여 2개의 출력 스트림을 수집하고, 필요한 분리가 달성될 때까지 에지 각도와 위치를 조정 또는 조화시키는 것을 특징으로 할 수도 있다.It may also be characterized by positioning the tunable edge as a flow, collecting two output streams for analysis, and adjusting or matching the edge angle and position until the necessary separation is achieved.

상술한 과제 해결을 위한 구체적인 수단에 의하면, 본 발명의 저에너지 동적 정수시스템 및 정수방법은 전형적인 딘 와류의 구현으로 중력이 유체와 입자에 끼치는 영향을 개선시킬 수 있도록 딘 와류 유량이 중력 벡터에 평행한 나선 구현의 주축을 이루도록 해서 바람직한 딘 와류의 구현을 통해서 유체 채널의 특정 지점에서 부유하는 입자에 가해지는 중력에 의한 악영향을 제거토록 한다.According to a specific means for solving the above-described problems, the low energy dynamic water purification system and water purification method of the present invention is a typical Dean vortex implementation, so that the Dean vortex flow rate is parallel to the gravity vector so that the effect of gravity on the fluid and particles can be improved. By forming the main axis of the spiral implementation, the preferred Dean vortex implementation eliminates the adverse effects of gravity on the floating particles at specific points in the fluid channel.

이와 함께 본 발명의 정수시스템은 직교 딘 유동이 중력에 상당한 영향을 받아서 부유 입자에 대한 유체 시스템의 동적 효과 때문에 밀도 및 점도의 표면상 유동 특성이 균일하지 않을 때 발생하는 딘 유동(dean flow)의 왜곡을 제거하는데 가장 큰 특징이 있는 것이다.Along with this, the water purification system of the present invention reduces the dean flow that occurs when the orthogonal Dean flow is significantly affected by gravity and the flow characteristics of the density and viscosity on the surface are not uniform due to the dynamic effect of the fluid system on suspended particles. This is the biggest feature in removing distortion.

또한 본 발명은 고성능 경계층을 저렴하게 형성할 수 있는 새로운 장치이며, 유연한 튜브의 횡단면 형상을 원형에서 타원형으로 기계적으로 변경하여 딘 와류의 전달에 최적화된 유동 채널을 제공할 수 있는 것이다.In addition, the present invention is a new device capable of inexpensively forming a high-performance boundary layer, and mechanically changing the cross-sectional shape of a flexible tube from circular to elliptical to provide a flow channel optimized for Dean vortex transmission.

힘 적용은 정적이거나 동적으로 적용될 수 있으며, 가변 유속과 함께 유체 내의 부유 입자 또는 중립 부유 입자를 선택적으로 수집하기 위해 동유체력(hydrodynamic force) 및 구심력(centripetal force)의 적용을 최적화하는데 사용될 수 있는 등 그 기대되는 효과가 다대한 발명이다.Force application can be applied statically or dynamically, and can be used to optimize the application of hydrodynamic and centripetal forces to selectively collect suspended or neutral suspended particles in a fluid with variable flow rates. The expected effect is a vast invention.

도 1은 2개의 경쟁하는 딘 유동력의 분리를 붕괴시키려는 경향이 있는 딘 유동에 직교하는 중력을 갖는 원형 및 직사각형 유동 채널과 새로운 타원형 유동 채널 예(실시의 현재 상태)에서의 상대 유동 속도를 도시한 도면.
도 2는 중력에 의한 교차 유동 딘 와류의 붕괴를 피하는 수단으로서 구심력을 조작할 수 있는 기회를 가능하게 하는 중력과 평행하거나, "평면내(in plane)"로 향하는 주요 유동 축을 구비한 직사각형 및 타원형 채널들에서의 중력을 도시한 도면.
도 3은 레이놀즈 수(Reynolds number)의 함수로서 나선형 및 채널 지름에 대한 방정식을 제시하는 도면.
도 4a 내지 도 4b는 저에너지 동적 정수시스템의 가변 반경 환상체 적층(toroidal stack)의 물리적 구성을 예시한 도면.
도 5는 가변 반경 계산의 수학적 표현과 도표.
도 6은 저에너지 동적 정수시스템의 조절 가능한 분리 트리밍 에지(separation trimming edge)를 도시한 도면.
Figure 1 shows the relative flow velocities in a new elliptical flow channel example (current state of implementation) and a circular and rectangular flow channel with gravity orthogonal to the Dean flow, which tends to disrupt the separation of two competing Dean flow forces. One drawing.
Figure 2 is a rectangular and elliptical with a primary axis of flow parallel to or directed "in plane", allowing the opportunity to manipulate centripetal forces as a means of avoiding the collapse of the cross-flow Dean vortex by gravity. Figure showing gravity in the channels.
3 is a diagram that presents the equations for spiral and channel diameters as a function of Reynolds number.
4A to 4B are diagrams illustrating a physical configuration of a variable radius toroidal stack of a low energy dynamic water purification system.
5 is a diagram and a mathematical representation of a variable radius calculation.
6 is a diagram showing an adjustable separation trimming edge of a low energy dynamic water purification system.

본 발명은 폐수와 같은 산업용 유체를 종래와 같은 필터매체가 아닌 나선형 관(=채널)을 통과하는 유체의 관성을 이용하여 유체 내의 오염물인 부유 입자를 유체에서 분해시켜 유체를 탁수와 정수로 분리하여 오염수의 정화가 획기적으로 이루어지도록 한 저에너지 동적 정수시스템 및 정수방법에 관한 것으로서, 이를 하기에서 도면들과 함께 보다 구체적으로 설명토록 하되, 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상의 내용과 범위를 쉽게 설명하기 위한 예시일 뿐 이에 한정되는 것은 아니며, 사용되는 용어들 역시 실시 예를 구체적으로 설명하기 위한 것일 뿐 해당 용어에 국한되게 해석되어서는 아니 된다.The present invention separates the fluid into turbid water and purified water by decomposing suspended particles, which are pollutants in the fluid, from the fluid by using the inertia of the fluid passing through a spiral tube (= channel) instead of a filter medium as in the prior art. It relates to a low-energy dynamic water purification system and a water purification method that enables the purification of contaminated water to be remarkably performed, and this will be described in more detail with the drawings below, but the accompanying drawings easily illustrate the content and scope of the technical idea of the present invention. It is only an example for description, and is not limited thereto, and terms used are also for explaining an embodiment in detail and should not be construed to be limited to the corresponding term.

상기 본 발명에서 제공하는 정수시스템은 상대적으로 작은 지름의 유동 채널(40)로 구성된 환상체(=나선형) 시스템에서 유동의 레이놀즈(Reynolds) 수(36) 분석을 보완하기 위해 사용되도록 적용된 딘 유동분석(Dean Flow analysis)(도 3)의 진화 및 적응이다.The water purification system provided by the present invention is a Dean flow analysis applied to be used to complement the Reynolds number 36 analysis of the flow in a toroidal (=helical) system composed of a flow channel 40 of a relatively small diameter. (Dean Flow analysis) (Fig. 3) is the evolution and adaptation.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 실시의 현재 상태는, 중력의 영향 하에 있는 부유 및/또는 중성 부력 입자 및 유체가 더 이상 균일한 점도 및 밀도를 가지는 것으로 간주될 수 없고, 그러므로 딘 와류의 중력 왜곡 및 붕괴를 가능하게 하는 유체 공학적 시스템의 동적 유동의 문제를 다루지 않는 장치를 생성한다. 첫 번째는 이러한 장치가 중력에 직교하는 평면에 딘 와류를 제공하여, 그 변형으로 이어지는 딘 와류의 붕괴의 변형을 허용한다는 것이다. 두 번째는 이러한 장치에서 사용되는 채널들의 형상이 모서리들에서 왜곡을 허용한다는 것이다. 110은 수평의 원형 유동 채널의 직선 구간의 절취선 및 직선 수평 도관의 벽들에 대하여 전형적으로 느린 경계층 유동을 예시하는 속도 벡터 링들의 분포이며; 116은 도관의 벽들 부근의 경계층에서의 유동 접착에 의해 유발되는 벡터(112)들에 의해 도시된 바와 같은 속도의 분포에 의해 수평 세그먼트(114)에서 생성된 원형의 구름 맴돌이(circular rolling eddy currents)의 예시이다.The current state of implementation, as shown in Figures 1 and 2, is that suspended and/or neutral buoyant particles and fluids under the influence of gravity can no longer be considered to have a uniform viscosity and density, and therefore the Dean Vortex It creates a device that does not deal with the problem of dynamic flow in a fluid engineering system that enables gravity distortion and collapse. The first is that these devices provide a Dean vortex in a plane orthogonal to gravity, allowing the deformation of the collapse of the Dean vortex leading to that deformation. The second is that the shape of the channels used in these devices allows distortion at the corners. 110 is a distribution of velocity vector rings illustrating a typically slow boundary layer flow for the perforation of a straight section of a horizontal circular flow channel and walls of a straight horizontal conduit; 116 is the circular rolling eddy currents generated in the horizontal segment 114 by the distribution of the velocity as shown by the vectors 112 caused by flow adhesion in the boundary layer near the walls of the conduit. Is an example.

유동 채널의 곡선의 수평 섹션(124) 내의 압축된 속도 벡터 링(120)들 및 속도 벡터(122)들의 압축된 불균일한 분포는 수평의 곡선 도관의 구심력의 결과이다. 그 유동에서 굽어지는 구름 맴돌이(126)들은 도관에서의 곡선 가속에 의해 도입된 구심력의 결과인 한편, 경계층 접착의 결과로서 유량 분포(122)를 여전히 보인다.The compressed non-uniform distribution of the compressed velocity vector rings 120 and velocity vectors 122 in the curved horizontal section 124 of the flow channel is a result of the centripetal force of the horizontal curved conduit. The cloud eddies 126 that bend in that flow are the result of centripetal forces introduced by the curve acceleration in the conduit, while still showing the flow distribution 122 as a result of boundary layer adhesion.

안정된 왜곡(132)으로의 왜곡된 수평 유동(131)의 진화는, 도관(40)의 지름과 원형 또는 나선형 경로(41)의 곡률 반경의 비율을 특징으로 하는 딘 수(Dean Number)가 단일체(unity)보다 훨씬 작고 충분한 유동 속도가 존재할 때, 딘 수에 의해 예측된다. The evolution of the distorted horizontal flow 131 to a stable distortion 132 is characterized by the ratio of the diameter of the conduit 40 to the radius of curvature of the circular or helical path 41. unity) is predicted by the Dean number when there is sufficient flow velocity.

유동(134)에 직교하는 딘 와류의 형성은 구심력(140) 및 유체 역학적 힘(142)의 대조적인 효과의 결과이다. 현재의 실시에서, 이러한 현상은, 유체 역학적 힘이 특정 입자에 대한 상대 밀도 및 유체 역학적 항력(hydrodynamic drag) 또는 저항의 구심력에 의해 균형을 이루는 경우에, 부유 또는 중성 부력 입자를 격리하고 수집하기 위한 마이크로-채널 무멤브레인(membraneless) 필터링을 생성하도록 이용되었다. 중요한 사실은, 현재의 실시에서, 도 1의 다이어그램에 도시된 바와 같이, 중력(136)이 주 유동 벡터(134)에 직교하고 구심력(140) 벡터들과 유체 역학적 힘 벡터(142)에 직교한다는 것이다. 그러므로, 중력은 딘 와류의 짧은 반경을 압축하고 있다. 그러나, 무멤브레인 필터링의 현재의 실시의 마이크로-채널 구현은, 전파중인 딘 와류 상에서 중력의 효과를 제한하도록 부유 입자 또는 중성 부력 입자 및 유체를 포함하는 유체 시스템의 균일한 점도와 밀도에 의지한다. The formation of a Dean vortex orthogonal to flow 134 is a result of the contrasting effects of centripetal force 140 and hydrodynamic force 142. In current practice, this phenomenon is intended to isolate and collect suspended or neutral buoyant particles, where the hydrodynamic force is balanced by the relative density and hydrodynamic drag or centripetal force of resistance for a particular particle. It was used to create micro-channel membraneless filtering. It is important to note that in the current practice, as shown in the diagram of FIG. 1, gravity 136 is orthogonal to the main flow vector 134 and to the centripetal force 140 vectors and the hydrodynamic force vector 142. will be. Therefore, gravity is compressing the short radius of the Dean vortex. However, current practice micro-channel implementations of membrane-free filtering rely on the uniform viscosity and density of a fluid system comprising suspended or neutral buoyant particles and fluid to limit the effect of gravity on the propagating Dean vortex.

이러한 배향(131, 132, 133)에서의 중력은 유동 벡터(134) 또는 구심력(140)에 의해 역행되지(countered) 않는다. 이와 같이, 2개의 역회전 딘 와류의 구심력 및 유체 역학적 힘은, 유체 및 입자의 복합 시스템이 균질 유체의 유동성과 함께 움직이지 않으면, 유체 및 부유 입자 또는 중성 부력 입자의 시스템의 압축을 받는다. 이러한 것은 오늘날 연구 및 응용 분야 모두에서 발견되는 유사한 장치의 일반적인 배향이며, 그리하여 구심 가속도 및 유체 역학적 유동의 적당한 힘에 대해 중요한 영향력이 작용하는 중력의 파괴적인 효과에 역행하도록 조작될 수 있는 연합된 힘이 존재하지 않는다. Gravity in these orientations 131, 132, 133 is not countered by the flow vector 134 or the centripetal force 140. As such, the centripetal and hydrodynamic forces of the two counter-rotating Dean vortices are compressed by the fluid and the system of suspended particles or neutral buoyant particles, if the complex system of fluid and particles does not move with the fluidity of a homogeneous fluid. This is the general orientation of similar devices found both in today's research and in applications, and thus associated forces that can be manipulated to counter the destructive effects of gravity, which have a significant influence on centripetal accelerations and moderate forces of hydrodynamic flow. Does not exist.

이러한 중력 효과는 공공 및 산업 응용을 위한 동적 필터링의 대규모 채택을 막았다. 본 명세서에서 상세하게 설명된 고유 방법은 통상적으로 레이놀즈 수(36) 및 딘 수(34) 분석 설명에서의 가정으로서 취해진 영역들에서 분석 지원과 함께 시행 착오에 대한 실증적 실증 분석(real world empirical analysis)으로부터 혜택을 얻는다. 본 명세서에서 설명된 방법은 중력 평면에서 동작하도록 주요 나선형 또는 원형 유동(134)을 회전시킨다.These gravitational effects have prevented the large-scale adoption of dynamic filtering for public and industrial applications. The intrinsic method detailed in this specification is typically a real world empirical analysis for trial and error with analysis support in areas taken as assumptions in the Reynolds number (36) and Dean number (34) analysis description. Benefit from The method described herein rotates the principal helical or circular flow 134 to operate in the plane of gravity.

이러한 전형적인 동작 가정은, 유체 밀도(37) 및 유체 점도(38)가 모두 유동 내내 일정하다는 것이다. 이러한 가정은 딘 와류의 상충하는 구심력 및 유체 공학적 힘들에 의해 포착될 때 동적 유동에서의 중력의 힘에 의해 영향받지 않는 부유 또는 중성 부력 입자들의 제한된 분류로의 입자 분리에 대한 적용에서 딘 유동(34)의 적응을 제한한다. This typical operating assumption is that both the fluid density 37 and the fluid viscosity 38 are constant throughout the flow. This assumption makes the Dean flow (34) in the application of particle separation into a limited fraction of suspended or neutral buoyant particles that are not affected by the force of gravity in the dynamic flow when captured by the competing centripetal and fluid engineering forces of the Dean vortex. ) To limit adaptation.

이러한 방법은 구심력과 유체 역학적 힘 사이에서 포착될 때, 중력 벡터(136)와 동일 평면에 있도록 원형 또는 나선형 축을 회전시키는 것에 의해 동적 유동에서 중력에 의해 영향을 받지 않는 이러한 입자들을 분리하는 능력을 희생시킴이 없이, 동적 유동에서 중력의 힘에 의해 영향을 받는 부유 또는 중성 부력 입자들을 구비한 유체의 동시 적용으로 딘 와류의 이전의 적용 방법을 특별히 확장한다. This method, when captured between centripetal and hydrodynamic forces, sacrifices the ability to separate these particles unaffected by gravity in dynamic flow by rotating a circular or helical axis so that they are coplanar with the gravity vector 136. The previous application method of Dean vortex is specifically extended to the simultaneous application of fluids with suspended or neutral buoyant particles affected by the force of gravity in dynamic flow, without sikimyeo.

이러한 방법의 기술은 중력의 효과에 역행하도록 딘 와류의 구현의 힘을 제어한다. 제어할 수 있는 효과는 구심력 및 유체 속도(39)의 결과이며, 이는 비압축성 유체의 경우에, 가변적인 단면적의 유동 채널을 형성하는 것에 의해 직접 또는 간접적으로 조작될 수 있으며; 그러므로 일정한 유체 유동 체적으로, 유체 속도를 직접 제어하는 것이 가능하다. The technique of this method controls the force of the Dean vortex's implementation to counteract the effects of gravity. The controllable effect is the result of the centripetal force and the fluid velocity 39, which, in the case of incompressible fluids, can be manipulated directly or indirectly by forming a flow channel of variable cross-sectional area; Therefore, with a constant fluid flow volume, it is possible to directly control the fluid velocity.

대안적으로, 속도의 효과는 유동의 일정한 속도를 위하여 환상체 경로(toroidal path)를 생성하도록 실제로 원형 또는 나선형 경로(41)의 반경을 변경하는 함수인 각속도로서 실현될 수 있는 구심 가속도를 제어하는 것에 의해 조작될 수 있다.Alternatively, the effect of velocity is to control the centripetal acceleration, which can be realized as an angular velocity, which is actually a function of changing the radius of a circular or helical path 41 to create a toroidal path for a constant velocity of flow. Can be manipulated by

이러한 방법의 기초는, 중력의 힘이 구심력 벡터(140)와 정렬되도록, 환상체 유동 채널(152, 153, 154, 155)을 중력 벡터(136)와 정렬된 수직 중력 평면에 있도록 재배향시키는 것이다. 추가적으로, 주 유동이 환상체 유동 주위에서 움직이는 것에 따라서, 딘 와류가 주 유동(134)에 직교하기 때문에, 중력 벡터가 2개의 반대 회전 딘 와류(156, 157)의 역행 유동 경로들에 직교하기 때문에 최소로 파괴적일 때, 주 유동 벡터(134)는 중력 벡터(136)와 정렬될 것이다. The basis of this method is to reorient the toroidal flow channels 152, 153, 154, 155 so that they are in the normal plane of gravity aligned with the gravity vector 136, so that the force of gravity is aligned with the centripetal force vector 140. . Additionally, as the main flow moves around the toroidal flow, since the Dean vortex is orthogonal to the main flow 134, the gravitational vector is orthogonal to the retrograde flow paths of the two opposite rotating Dean vortices 156, 157. When minimally destructive, the main flow vector 134 will align with the gravity vector 136.

이러한 예들에서, 주요 환상체 유동(134)이 수직 상승(157) 또는 하강(156)하고(각도 θ는 0°또는 180°) 중력에 거슬러(157) 또는 중력으로(156) 작용할 때, 주 유동 및 중력의 힘은 결합하여, 중력에 거슬러 위로(157) 또는 중력의 힘으로 아래로(156) 주 유동으로 딘 와류의 힘을 민다. 어느 방향으로든, 딘 와류의 힘은 붕괴되도록 강요되지 않는다. 비록 와류들이 그 장축을 늘리거나 또는 위 또는 아래로 굽힐 수 있을지라도, 와류들은 그 단축을 붕괴시키거나 2개의 반대 회전 와류들 사이를 분리하도록 밀리지 않는다.In these examples, when the main toroidal flow 134 rises vertically (157) or falls (156) (angle θ is 0° or 180°) and acts against gravity (157) or as gravity (156), the main flow And the force of gravity combines to push the force of the Dean vortex into the main flow up (157) or down (156) against gravity. In either direction, the forces of Dean Vortex are not forced to collapse. Although the vortices may extend their major axis or bend up or down, they are not pushed to collapse the minor axis or separate between the two opposite rotating vortices.

θ의 사인값이 0이 아닌 환상체 유동 경로(toroid flow path)를 따라서 모든 다른 지점에서, 이러한 방법은 유동 속도가 일정하게 유지하는 동안 반경과 중력 평면에 수직인 평면 사이의 각도(θ)의 함수로서 환상체 유동 채널들의 반경(68)을 계산한다. At all other points along the toroid flow path where the sine of θ is not zero, this method is the angle between the radius and the plane perpendicular to the plane of gravity (θ) while the flow velocity remains constant. Calculate the radius 68 of the toroidal flow channels as a function.

총 힘(Total Force)(72)을 위한 방정식은 이러한 방법의 기초를 형성한다. 구심력은, θ의 사인값이 0일 때, 입자 분리 결과로 딘 와류를 구동하는 유체 역학적 힘(142) 및 구심력(140)의 장축 또는 작업 축(working axis)에 직교하는 중력 성분(136)이 0°및 180°외의 모든 각도에서 역행될 수 있도록 변화될 수 있다. 이 예에서, 주어진 속도(2.5m/sec) 및 총 구심력(2g)에 대해, 구심력에 영향을 주도록 작용하는 중력의 수직 성분이 특정 값(75)을 사용하여 실행되는 바와 같은 방정식(74)에 의해 반경(r)(41)을 계산하는 것에 의해 관심 평면에서 역행될 수 있는 반경(41)의 표(68)가 계산될 수 있다.The equation for Total Force 72 forms the basis for this method. Centripetal force is the hydrodynamic force 142 driving the Dean vortex as a result of particle separation when the sine value of θ is 0, and the gravitational force component 136 orthogonal to the long axis or working axis of the centripetal force 140 It can be changed so that it can be reversed at any angle other than 0° and 180°. In this example, for a given velocity (2.5 m/sec) and total centripetal force (2g), the normal component of gravity acting to affect the centripetal force is in equation (74) as implemented using a specific value (75). The table 68 of the radius 41 which can be retrograde in the plane of interest can be calculated by calculating the radius r 41 by.

구심력(140)이 중력(136)의 힘에 역행하는데 사용될 수 없는 수평 극단(θ가 0°또는 180°인)에 있는 동안, 중력의 힘은 주요 환상체 유동(134)의 힘을 거슬러 또는 이와 함께 직접 작용한다. 유체가 압축성이 아니거나 또는 유동 채널이 상당히 변형할 수 없으면, 유속(39)은 유체 속도 벡터를 밀거나 당기는 중력에 거의 관계없이 유지되어, 딘 와류 교차 유동 특성의 신장(elongation)에서 최소의 효과를 가진다.While the centripetal force 140 is at a horizontal extreme (where θ is 0° or 180°) that cannot be used to counter the force of gravity 136, the force of gravity is against or against the force of the main toroidal flow 134. It works directly together. If the fluid is not compressible or the flow channel is not significantly deformable, the flow rate 39 is maintained almost independent of the gravity pushing or pulling the fluid velocity vector, with minimal effect on the elongation of the Dean vortex cross flow properties. Have.

도 5는 2.5 m/초의 속도 및 2g의 연속적인 순수 구심력을 위해 계산된, 미터로 표현된 r 값들의 표(68)를 포함한다. 반경 도표(67)에서 보이는 바와 같이, 환상체(65)의 회전 중심은 편심되고, 약 0.21258 미터의 최소로부터 약 0.6377 미터의 최대까지를 예시하는 반경 그래프에서 보이는 바와 같이 최소 66으로부터 최대 82까지의 반경을 지원한다. 5 contains a table 68 of r values expressed in meters, calculated for a speed of 2.5 m/sec and a continuous net centripetal force of 2 g. As shown in the radius chart 67, the center of rotation of the toroid 65 is eccentric, from a minimum of 66 to a maximum of 82 as shown in the radius graph illustrating from a minimum of about 0.21258 meters to a maximum of about 0.6377 meters. Support radius.

이러한 방법의 바람직한 실시예는 적층되는(=겹치는) 압축 플레이트(44, 45, 46)들 및 변형 가능한 배관(tubing)의 고유 장치(52)에서 도 4a 내지 4b에 제시된다. 이러한 구현에서의 변형 가능한 배관은 비원형 유동 채널(144)(154, 155, 156, 157)을 생성하는 것에 의해 딘 와류의 형성을 돕는 상승 작용(enhancement)을 지원한다. 이러한 기술은 직사각형 유동 채널의 난류 유도 직각 모서리들을 방지한다. 대신에, 이러한 장치는 긴 거리와 짧은 거리 사이에 상당한 변화를 갖는 타원형 유동 채널(144)(154, 155, 156, 157)이 되도록 둥근 변형 가능한 유동 채널의 압축을 제한하기 위해 작용하는 압축 제한 크로스오버 덕트 고정구(51)를 특징으로 한다. 이러한 구성은 딘 와류의 시작(onset)을 향상시키고, 더 넓은 범위의 속도에 걸쳐서 그 지속성(persistence)을 돕는다.A preferred embodiment of this method is presented in Figs. 4a to 4b in the stacked (=overlapping) compression plates 44, 45, 46 and the unique device 52 of deformable tubing. The deformable piping in this implementation supports an enhancement that aids in the formation of Dean vortices by creating non-circular flow channels 144 (154, 155, 156, 157). This technique avoids the turbulence-induced right angle edges of the rectangular flow channel. Instead, such a device is a compression limiting cross that acts to limit the compression of a round deformable flow channel to be an elliptical flow channel 144 (154, 155, 156, 157) with a significant variation between long and short distances. It features an over duct fixture (51). This configuration enhances the onset of the Dean vortex and aids its persistence over a wider range of speeds.

장치의 중요한 양태 중 하나로 도 4a에 도시된 바와 같이 압축 플레이트(44, 45, 46)들 사이에서 수평 치수로 이것들을 적층하고 유동(49)을 동일한 반경 치수를 가지는 다른 환상체 구성(50)으로 무(無)이음으로 루팅하도록(route) 압축 제한 크로스오버 덕트(51)의 사용을 만드는 것에 의해 거의 이상적인 반경 치수(49)(50)를 가지는 환상체 루프들의 최적화이다.One of the important aspects of the device is to stack these in horizontal dimensions between compression plates 44, 45, 46 as shown in Fig. 4A, and flow 49 into another annular configuration 50 with the same radial dimensions. It is an optimization of toroidal loops with nearly ideal radial dimensions 49 and 50 by making the use of a compression limiting crossover duct 51 to route seamlessly.

또한, 장치(53)는 반대의 딘 힘(140, 142) 사이의 충돌 경로를 따라서 분포될 수 있는, 포함 또는 배제를 위한 입자 수집물을 선택하도록 도 6에서와 같이 움직일 수 있는 에지(210)를 이용하는 동적 필터의 조절 가능한(tunable) 특징부로서 구현된다.In addition, the device 53 has a movable edge 210 as in FIG. 6 to select a collection of particles for inclusion or exclusion, which can be distributed along the collision path between opposite Dean forces 140, 142. It is implemented as a tunable feature of a dynamic filter that uses.

조립된 장치(52A)는 임의의 수의 적층(52)들로 이루어질 수 있다. 예로서, 52A는 4쌍의 나선형 채널(61, 62, 63, 및 64)들을 포획하는 9개의 플레이트들의 조립체를 제시하며, 각각의 쌍은 특정 채널 지름(40)에 대해 최적의 반경(75)으로 구성된다.The assembled device 52A may consist of any number of stacks 52. As an example, 52A shows an assembly of nine plates that capture four pairs of helical channels 61, 62, 63, and 64, each pair having an optimal radius 75 for a particular channel diameter 40. Consists of

볼트(54)들은 유동 채널을 최적의 타원형 형상(144, 154, 155, 156, 157)으로 압축하도록 사용된다. 전형적인 입력 유체 채널(43)들은 필요한 유체 유동 속도(39)로 급송한다. 선택된 지름의 각각의 적층(61, 62, 63 또는 64)의 동적 필터 및 유체 유동 속도는 유체 채널(55, 56, 57 및 58)들을 통해 배출되도록 부유 입자를 분리할 것이며, 나머지 유동 채널(47)은 이러한 구성에 의해 분리된 모든 부유 입자가 없다.Bolts 54 are used to compress the flow channel to an optimal elliptical shape 144, 154, 155, 156, 157. Typical input fluid channels 43 feed at the required fluid flow rate 39. The dynamic filter and fluid flow velocity of each stack 61, 62, 63 or 64 of the selected diameter will separate suspended particles to exit through the fluid channels 55, 56, 57 and 58, and the remaining flow channels 47 ) Is free of all suspended particles separated by this configuration.

도 4a에서의 교차 압축 제한 디바이스(=크로스오버 유동 채널)(51)는 각각의 적층(52)의 2개의 환상체 유동을 연결하는데 기여하며, 적층 교차 연결 유동 채널(60)들은 구조물(52A)로의 공동 장착된(co-mounted) 적층(52)들 사이의 연결을 제공하는데 기여한다. The cross compression limiting device (=crossover flow channel) 51 in FIG. 4A contributes to connecting the two toroidal flows of each stack 52, and the stacked cross-connecting flow channels 60 are structure 52A. It contributes to providing a connection between the co-mounted stacks 52 of the furnace.

상기 도 4b에 도시된 바와 같이 나선형 환상체의 유동은 도 4a에서처럼 크로스오버 유동 채널인 교차 압축 제한 디바이스(51)에 의해서 2개의 환상체 유동을 연결하여 한 쌍으로 구성하지 않고, 낱개의 환상체 유동을 연속해서 연결토록 구현할 수 있으며, 이때 입력 채널(43)을 통해 낱개의 환상체 채널을 통과 후 정수 배출 채널(47)은 이웃되게 겹치는 다음번 낱개의 환상체 채널의 입력 채널43)로 연결되면서 오염물(=탁수) 배출 채널(48)은 별도로 집수되도록 구현하고, 이웃하는 각각의 환상체(=나선형) 유동 채널의 입력 채널(43)과 배출 채널(47, 48)은 도 4b에서와 같이 외측에서 내측으로 내측에서 외측으로 각각 번갈아 가면서 바뀌게 이루어진다.As shown in FIG. 4B, the flow of the spiral annular body is not constituted as a pair by connecting two toroidal flows by a cross compression limiting device 51, which is a crossover flow channel, as in FIG. 4A. The flow can be continuously connected. At this time, after passing through each toroidal channel through the input channel 43, the purified water discharge channel 47 is connected to the input channel 43 of the next one toroidal channel overlapping adjacently. The pollutant (= turbid water) discharge channel 48 is implemented to be collected separately, and the input channels 43 and discharge channels 47 and 48 of each of the neighboring annular (= spiral) flow channels are outside as shown in FIG. 4B. It is made to change from inside to inside and from inside to outside, respectively.

이와 함께 하기에서 이러한 본 발명의 저에너지 동적 정수시스템에 의한 정수방법을 개별적으로 제시토록 한다.In addition to this, the water purification method by the low energy dynamic water purification system of the present invention will be individually presented below.

<저에너지 동적 제1 정수방법><Low energy dynamic first water purification method>

중력의 힘이 구심력을 사용하여 중화되도록, 중력에 평행한 평면에 유동 경로를 배향시키는 것에 의해 유체 역학적 시스템이 중력의 힘에 대해 점성 및 밀도 등의 불균일한 특징을 보일 수 있는 동적 유체 유동(dynamic fluid flow)에서 부유 입자의 분리를 지원하는 딘 와류를 이용하는 방법으로서, By orienting the flow path in a plane parallel to gravity so that the force of gravity is neutralized using centripetal force, the hydrodynamic system can exhibit non-uniform characteristics such as viscosity and density for the force of gravity. fluid flow), a method using Dean vortex to support the separation of suspended particles,

a. 중력의 힘에 평행한 평면에 있도록 주 유동 회로를 배치하는 단계, a. Placing the main flow circuit so that it is in a plane parallel to the force of gravity,

b. 중력의 힘을 보상하도록 상기 주 유동 회로 주위에서 원호 길이의 각각의 증분으로 구심력 벡터를 조작하는 단계로서, 이러한 것은,b. Manipulating the centripetal force vector in each increment of the arc length around the main flow circuit to compensate for the force of gravity, such as:

i. 할당된 중력 및 결과적인 구심력이 전체 환상체 원주 내내 일관적이도록 딘 와류의 분리를 붕괴시키도록 작용하는 힘의 중력 성분을 보상하기 위해 구심력의 원형 가속도 성분을 구성하는 수단으로서, 환상체 유동 채널 또는 환상체 나선형 유동 채널을 생성하도록 원호 길이의 각각의 증분으로 상기 주 유동 회로의 반경을 구성하고, 적절한 반경은 r(환상체 반경)에 대해 구해진 유체의 총 a(가속도) 방정식을 사용하여 계산되며, 여기서 θ는 r과 수평 사이의 회전 각도이며:i. A means of constructing the circular acceleration component of the centripetal force to compensate for the gravitational component of the force acting to collapse the separation of the Dean vortex so that the assigned gravity and the resulting centripetal force are consistent throughout the entire toroidal circumference, the toroidal flow channel or Construct the radius of the main flow circuit with each increment of the arc length to create an annular helical flow channel, and the appropriate radius is calculated using the total a (acceleration) equation of the fluid obtained for r (annular radius). , Where θ is the angle of rotation between r and horizontal:

r = v2/[(총 a) + (sin θ * g)]
단, 도 5에서 보는 바와 같이 v2는 v(Velocity; 39:축방향 속도)의 제곱근으로 (2.5m/s)2이며, g(GRAVITY)는 중력가속도로 9.8m/s2이다.
r = v 2 /[(total a) + (sin θ * g)]
However, as shown in FIG. 5, v 2 is (2.5 m/s) 2 as the square root of v (Velocity; 39: axial velocity), and g (GRAVITY) is 9.8 m/s 2 in gravitational acceleration.

ⅱ. 대안적으로, 딘 와류의 분리를 붕괴시키도록 작용하는 힘의 중력 가속도 성분을 보상하도록 유체 유동 속도, 그러므로 구심력의 가속도 성분을 제어하고 딘 와류를 지지하여 불변의 결과적인 총 구심력을 제공하는 수단으로서 일정 체적의 유량의 원형 또는 나선형 유동 채널의 원호 길이의 각각의 증분으로 단면적을 구성하는, 상기 2개의 방식(i, ⅱ)들 중 하나 또는 모두에서, 상기 구심력 벡터의 가속도 성분을 변경하는 것에 의해 달성되는, 상기 단계를 포함하는 방법.Ii. Alternatively, as a means of controlling the fluid flow velocity, and therefore the acceleration component of the centripetal force, to compensate for the gravitational acceleration component of the force acting to collapse the separation of the Dean vortex, and supporting the Dean vortex to provide an invariant resulting total centripetal force. By changing the acceleration component of the centripetal force vector in one or both of the above two ways (i, ii), which constitutes the cross-sectional area in each increment of the arc length of a circular or helical flow channel of constant volume of flow. Achieved, the method comprising the step.

<저에너지 동적 제2 정수방법><Low energy dynamic second water purification method>

구심 가속도를 받는 유동 채널에서 딘 와류의 초기 형성을 향상시키고, 딘 와류를 형성하도록 시동 파라미터(start-up parameter)들을 만족시키는데 충분히 큰 폭 대 높이 비율을 가지는 유동 채널의 모서리들에서 딘 와류 또는 난류 불연속성을 전파하도록 2개의 절반 원형의 제한된 단면적 때문에, 전형적인 원형 유동보다 넓은 범위의 유동 속도에 걸쳐서 딘 와류의 지속성을 연장시키는 정수방법으로서, Dean vortex or turbulence at the edges of the flow channel with a width-to-height ratio large enough to satisfy the start-up parameters to improve the initial formation of the Dean vortex in a flow channel subjected to centripetal acceleration and to form a Dean vortex. As a water purification method that extends the persistence of Dean vortices over a wider range of flow velocities than typical circular flows, due to the limited cross-sectional area of the two half circles to propagate the discontinuity,

a. 딘 와류의 형성이 검출될 때가지 고정된 유체 유동 속도로 제어된 균일한 방식으로 원형 채널을 압축하며,a. Compressing the circular channel in a uniform manner controlled at a fixed fluid flow rate until the formation of a Dean vortex is detected,

b. 딘 와류의 상태가 달성될 때 압축 높이(compression height)가 기록되며, b. When the condition of the Dean vortex is achieved, the compression height is recorded,

c. 상기 공정이 용질 유체 시스템의 유체 점도, 밀도 및 동적 효과의 각 조합에 대해 반복되는 방법이 구현된다.c. A method is implemented in which the process is repeated for each combination of fluid viscosity, density and dynamic effects of the solute fluid system.

<저에너지 동적 제3 정수방법><Low energy dynamic third water purification method>

주 유동의 중간 지점에서 유동을 분기하는 확립된 실시와는 대조적으로, 유체 역학적 힘의 딘 힘과 구심력 사이의 제로 합력 라인(zero net force line)을 따라서, 입자들이 평형을 찾을 수 있는 위치에 상관없이 포함을 위한 입자들의 선택을 가능하게 하는 정수방법으로서, 이 방법은 조화 가능한 에지(tunable edge)를 유동으로 위치시키고, 분석을 위하여 2개의 출력 스트림을 수집하고, 필요한 분리가 달성될 때까지 에지 각도와 위치를 조정 또는 조화시키는 방법이 구현된다.In contrast to the established practice of diverging the flow at the midpoint of the main flow, along the zero net force line between the Dean and centripetal forces of hydrodynamic forces, the particles correlate to where they can find equilibrium. As an integer method that allows the selection of particles for inclusion without, this method places a tunable edge into the flow, collects two output streams for analysis, and allows the edge to be separated until the necessary separation is achieved. A method of adjusting or matching angle and position is implemented.

이러한 저에너지 동적 정수방법에 의하면 유체 채널들이 중력의 효과를 보상하도록 상기 제1 정수방법의 요구 조건을 충족시키기 위해 가변 반경의 환상체 유동에 영향을 미치도록 구성된 연속 유체 유동 채널 사용하여 구현될 수 있으며, 상기 유체 채널들이 유효 반경들을 유지하는 평행한 열들로 고유하게 적층되는 장치로서, 환상체 유동(환상체 반경들)의 주 유동 축은 중력의 평행하게 배향된 평면에 놓이며, 주 환상체 유동 채널의 형상 및 반경은 딘 와류의 분리를 붕괴시키도록 작용하는 힘의 중력 성분을 보상하고 딘 와류를 지지하는 총 구심력을 제공하도록 상기 환상체 반경을 구하는 계산식과 일치하게 되는 것이다.According to this low-energy dynamic water purification method, the fluid channels can be implemented using a continuous fluid flow channel configured to influence the toroidal flow of a variable radius in order to meet the requirements of the first water purification method to compensate for the effect of gravity. , A device in which the fluid channels are uniquely stacked in parallel rows maintaining effective radii, wherein the main flow axis of the toroidal flow (toroidal radii) lies in a parallel oriented plane of gravity, and the main toroidal flow channel The shape and radius of is to be consistent with the calculation formula for obtaining the annular body radius to compensate for the gravitational component of the force acting to collapse the separation of the Dean vortex and to provide the total centripetal force supporting the Dean vortex.

상기 유동 채널의 원형 단면은 압축되어, 원형 단면을 변경하는 것에 의해 유동 채널에서의 딘 와류의 전파를 향상시켜, 타원의 긴 지름과 짧은 지름 사이의 중분한 비율을 가지는 매끄럽고 정밀한 타원 단면 형상을 생성하며, 상기 장치는 타원 형상을 형성하도록 사전 결정된 높이로 원형 채널을 균일하게 압축하기 위해 한 쌍의 강성 플레이트(=압축 플레이트)를 가지는 것이다.The circular cross section of the flow channel is compressed, thereby improving the propagation of the Dean vortex in the flow channel by changing the circular cross section, creating a smooth and precise elliptical cross-sectional shape with a moderate ratio between the long and short diameters of the ellipse. And, the device has a pair of rigid plates (= compression plates) to uniformly compress the circular channels to a predetermined height to form an elliptical shape.

본 출원에 따라서 상기 위치를 변경하도록 하여, 유동 내에서 가동성 에지를 사용하는 것에 의해 입자의 분리를 개선하며, 가동성 에지가 유동을 거의 전환하도록 에지를 위치시키고 딘 힘에 의해 주 유동에 걸쳐서 수직으로 분포된 입자들을 거의 포획하는 효과를 가지는 주 유동 채널에 걸쳐서 인덱싱될 수 있도록, 2개의 출구 유체 채널이 만나는 분기부로부터, 딘 유체 역학적 힘과 구심력 사이의 제로 합력 라인에 걸쳐서 분포된 농축 입자 및 감소된 입자 집단들의 딘 와류를 지지하는 주 유동 채널 내로 연장된 가동성 또는 위치 선정 가능한 박형의 매끄럽고 날카로운 에지(thin smooth, sharp edge)가 설치된다.By changing the position in accordance with the present application, the separation of particles is improved by using a movable edge in the flow, positioning the edge such that the movable edge almost diverts the flow and vertically across the main flow by a Dean force. Concentrated particles distributed over the zero result line between the Dean hydrodynamic and centripetal forces, from the branch where the two outlet fluid channels meet, so that they can be indexed over the main flow channel with the effect of almost trapping the distributed particles and reduction A movable or positionable thin smooth (sharp edge) edge is installed that extends into the main flow channel supporting the Dean vortex of the particle populations.

상기 다수의 장치를 적층하는 것에 의해 확장되고, 각각의 적층된 장치의 유동 채널들의 내부 교차 단면적은 동일하며, 적층의 효과는 딘 유체 역학적 힘과 구심력의 안정화가 입자 선택 공정을 구동하도록 딘 와류의 지속 시간을 연장시키는 것이다.Expanded by stacking the multiple devices, the internal cross-sectional area of the flow channels of each stacked device is the same, and the effect of the stacking is that of the Dean vortex so that the stabilization of the Dean hydrodynamic and centripetal forces drive the particle selection process. It is to prolong the duration.

상기 다수의 장치를 적층하는 것에 의해 확장되고, 각각의 적층된 장치의 유동 채널들의 내부 교차 단면적은 큰 것으로부터 작은 것의 범위에 놓이고, 상기 선택 공정은 각각의 적층 세그먼트 후에 수집된 입자를 배출하고, 그런 다음 나머지 유동을 다음 적층의 작은 단면적으로 전달하고, 이에 의해, 입자의 집단을 감소시키는 효과 및 연속 유동으로부터 각각의 적층 세그먼트 분리 및 제거 후에 나머지 입자들의 평균 크기를 가지는 동일한 주 유동을 사용하여 연속적으로 실행된 연속 분리 입자 수집 작용을 가능하게 하는 것이다.Expanded by stacking the plurality of devices, the internal cross-sectional area of the flow channels of each stacked device lies in a range from large to small, and the selection process discharges the collected particles after each stacking segment and , Then transfer the remaining flow to a small cross-sectional area of the next stack, whereby using the same main flow having the effect of reducing the population of particles and the average size of the remaining particles after separation and removal of each stacked segment from the continuous flow. It is to enable a continuous segregated particle collection operation performed continuously.

이상과 같이 본 발명의 상세한 설명에는 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 기술범위에 벗어나지 않는 범위 내에서는 다양한 변형실시도 가능하다 할 것이며, 따라서 본 발명의 보호범위는 상기 실시 예에 한정하여 정해지는 것이 아니라, 후술하는 특허청구범위의 기술들과 이들 기술로부터 균등한 기술수단들에까지 보호범위가 인정되어야 할 것이다.As described above, in the detailed description of the present invention, the most preferred embodiments of the present invention have been described, but various modifications may be implemented within the scope not departing from the technical scope of the present invention. It is not limited to the examples, and the scope of protection from the technologies in the claims to be described later and from these technologies to equivalent technical means should be recognized.

34 : 딘 수에 대한 지정.
35 : 지름 관련 용어.
36 : 레이놀즈 수.
37 : 유체 밀도를 나타내는 용어.
38 : 동점성을 나타내는 용어.
39 : 축방향 속도를 나타내는 용어.
40 : 유동 채널의 지름을 나타내는 용어.
41 : 채널의 곡률 반경을 나타내는 용어.
43 : 입력 채널.
44 : 적층 판스프링 압축 플레이트 상부 커버.
45 : 일체형 크로스오버를 구비한 적층 판 스프링 지지 플레이트.
46 : 적층 판스프링 압축 플레이트 저부 커버.
47 : 필터링된 배출 채널.
48 : 오염물 스트림 배출 채널.
49 : 측부 1 유동 채널.
50 : 측부 2 유동 채널.
51 : 측부 1 및 측부 2 사이의 통합된 크로스오버 유동 채널.
52 : 유동 채널 1 및 2, 크로스오버를 구비한 지지 플레이트, 상부 플레이트 및 저부 플레이트를 포함하는 단일 적층, "층".
52A : 각각의 단일 적층이 이웃하는 적층과 단부 플레이트를 공유하는 4층 적층.
53 : 가동성 선택 에지를 예시하는 적층 입력 채널을 도시하는 콜아웃(Callout).
54 : 압축 볼트.
55 : 가장 큰 지름의 채널 적층 오염물 배출 스트림.
56 : 제1 감소된 지름의 채널 적층 오염물 배출 스트림.
57 : 제2 감소된 지름의 채널 적층 오염물 배출 스트림.
58 : 제3 감소된 지름의 채널 적층 오염물 배출 스트림.
60 : 내부 적층 크로스오버 피팅.
61 : 가장 큰 지름의 채널들 측부 1 및 측부 2.
62 : 제1 감소된 지름의 채널들 측부 1 및 측부 2.
63 : 제2 감소된 지름의 채널들 측부 1 및 측부 2.
64 : 가장 작은 지름의 채널들 측부 1 및 측부 2.
65 : 회전 환상체의 기하학적 중심.
66 : 최소 반경 지점.
67 : 5°의 간격으로 있는 데이터를 도시하는, 가변 반경에 대한 계산 지점의 도표.
68 : 2g의 총 가속 및 2.5m/sec의 일정 속도에 대해 가변 반경에 대한 도표(물품(67))에서의 데이터에 대응하는 계산된 지점들의 표.
72 : 환상체 주위에서의 일정 속도의 유동으로 환상체 주변 상의 지점에서의 총 힘을 계산하는 방정식.
73 : 환상체의 주변 상의 지점들에서 가속도에 관한 방정식.
74 : 환상체의 주변 주위에서의 증분 반경 "r"을 계산하는 방정식.
75 : 2.5m/sec의 속도, 9.8 m/sec2 로서의 g, "a"의 사인값의 세부 사항을 갖는 74의 방정식.
77 : 환상체 유동(각도 θ) 주위에서 회전 각도.
110 : 직선의 둥근 튜브 내로의 유동.
112 : 직선 튜브 내로의 유동 속도 분포.
114 : 직선 튜브 섹션.
116 : 배관 벽들에 대한 경계층의 항력으로부터 직선의 원형 튜브의 중심 유동으로의 유동 분포의 레이놀즈 또는 "와동(eddy)".
120 : 곡선의 둥근 튜브 내로의 유동.
122 : 곡선 튜브의 유동 속도 분포.
124 : 내부 유동 분포를 보이는 곡선 튜브.
126 : 배관 벽들에 대한 경계층의 항력으로부터 곡선의 원형 튜브의 중심 유동으로의 유동 분포의 레이놀즈 또는 "와동" 효과.
131 : 튜브로부터 밖으로의 유동 속도 링들을 예시하는 직사각형 튜브.
132 : 유량 및 직사각형 환상체 채널의 반경 및 직사각형 채널 내부의 이상적인 둥근 채널의 내경의 결과로서 형성된 딘 와류.
133 : 132의 딘 와류 및 명백한 구심력 벡터.
134 : 환상체 유동 경로 주위에서의 유체 유동의 주 유동 벡터.
136 : 중력 벡터.
140 : 유동 챔버 내에서의 구심력.
142 : 유체 역학적 힘.
144 : 타원형 단면을 형성하도록 압축에 의해 왜곡된 곡선 채널 외벽.
152 : 환상체 유동의 반경이 중력 힘 벡터에 평행하도록 회전된 직사각형 단면 유동 채널.
153 : 환상체 유동의 반경이 중력 힘 벡터에 평행하도록 회전된 직사각형 단면 유동 채널의 절개.
154 : 중력 힘 벡터와 구심력 벡터가 더해진 타원형 단면 유동 챔버 주위에서의 환상체 유동.
155 : 중력 힘 벡터와 구심력 벡터가 빼내진 타원형 단면 유동 챔버 주위에서의 환상체 유동.
156 : 중력 힘 벡터와 구심력이 직교하지만 주 유동 벡터가 중력과 평행하고 동일 방향인 타원형 단면 유동 챔버 주위에서의 환상체 유동.
157 : 중력 힘 벡터와 구심력이 직교하지만 주 유동 벡터가 중력과 반대인 타원형 단면 유동 챔버 주위에서의 환상체 유동.
210 : 내부 에지로부터 외부 에지까지 배출 채널(50)을 가로지르는 유동을 분리하도록 조정될 수 있는 문류 가감기 에지(diverter edge).
220 : 분류 가감기의 에지(210)를 외벽으로 전진시켜, 더욱 많은 단면 유동을 내부 또는 폐기물 수집 채널로 이동시키는 것을 나타냄.
230 : 분류 가감기의 에지(210)를 내벽으로 전진시켜, 더욱 많은 단면 유동을 외부 또는 제품 수집 채널로 이동시키는 것을 나타냄.
34: Designation for the number of Dean.
35: Terms related to diameter.
36: Reynolds number.
37: term for fluid density.
38: A term indicating kinematic viscosity.
39: A term for axial velocity.
40: A term indicating the diameter of a flow channel.
41: A term indicating the radius of curvature of a channel.
43: input channel.
44: Laminated plate spring compression plate upper cover.
45: Laminated plate spring support plate with integral crossover.
46: Laminated plate spring compression plate bottom cover.
47: Filtered exhaust channel.
48: pollutant stream discharge channel.
49: side 1 flow channel.
50: side 2 flow channel.
51: Integrated crossover flow channel between side 1 and side 2.
52: Single stack, "layer" comprising flow channels 1 and 2, support plate with crossover, top plate and bottom plate.
52A: Four-layer stack where each single stack shares an end plate with an adjacent stack.
53: Callout showing a stacked input channel illustrating a moveable selection edge.
54: compression bolt.
55: Largest diameter channel stacked pollutant discharge stream.
56: first reduced diameter channel stack pollutant discharge stream.
57: second reduced diameter channel stack pollutant discharge stream.
58: third reduced diameter channel stack pollutant discharge stream.
60: internally laminated crossover fitting.
61: channels of the largest diameter side 1 and side 2.
62: first reduced diameter channels side 1 and side 2.
63: second reduced diameter channels side 1 and side 2.
64: channels of the smallest diameter side 1 and side 2.
65: geometric center of the rotating annulus.
66: minimum radius point.
67: Plot of calculation points for variable radii, showing data at intervals of 5°.
68: Table of calculated points corresponding to the data in the plot (article 67) for variable radius for a total acceleration of 2 g and a constant speed of 2.5 m/sec.
72: An equation that calculates the total force at a point on the toroid with a constant velocity flow around the toroid.
73: Equation regarding acceleration at points on the periphery of the toroid.
74: An equation for calculating the incremental radius "r" around the periphery of the annular body.
75: Equation of 74 with the details of a speed of 2.5 m/sec, g as 9.8 m/sec 2 , sine of "a".
77: rotation angle around toroidal flow (angle θ).
110: Flow into a straight round tube.
112: flow velocity distribution into a straight tube.
114: straight tube section.
116: Reynolds or "eddy" of the flow distribution from the drag of the boundary layer against the pipe walls to the central flow of a straight circular tube.
120: flow into a curved round tube.
122: flow velocity distribution of curved tube.
124: Curved tube showing internal flow distribution.
126: Reynolds or “vortex” effect of the flow distribution from the drag of the boundary layer on the pipe walls to the central flow of a curved circular tube.
131: Rectangular tube illustrating flow velocity rings out of the tube.
132: Dean vortex formed as a result of the flow and radius of the rectangular annular channel and the inner diameter of the ideal round channel inside the rectangular channel.
Dean vortex of 133:132 and apparent centripetal force vector.
134: The main flow vector of the fluid flow around the toroidal flow path.
136: Gravity vector.
140: Centripetal force in the flow chamber.
142: hydrodynamic force.
144: curved channel outer wall distorted by compression to form an elliptical cross section.
152: A rectangular cross-sectional flow channel rotated so that the radius of the annular flow is parallel to the gravitational force vector.
153: Incision of a rectangular cross-sectional flow channel rotated so that the radius of the annular flow is parallel to the gravitational force vector.
154: toroidal flow around an elliptical cross-sectional flow chamber in which the gravity force vector and the centripetal force vector are added.
155: annular flow around an elliptical cross-sectional flow chamber from which the gravity force vector and the centripetal force vector are subtracted.
156: toroidal flow around an elliptical cross-sectional flow chamber in which the gravity force vector and the centripetal force are orthogonal, but the main flow vector is parallel to gravity and in the same direction.
157: toroidal flow around an elliptical cross-sectional flow chamber in which the gravity force vector and centripetal force are orthogonal, but the main flow vector is opposite to gravity.
210: A diverter edge that can be adjusted to separate the flow across the discharge channel 50 from the inner edge to the outer edge.
220: It indicates that the edge 210 of the sorting accelerator is advanced to the outer wall, thereby moving more cross-sectional flow to the interior or waste collection channel.
230: It indicates that the edge 210 of the sorting accelerator is advanced to the inner wall, and more cross-sectional flow is moved to the outside or product collection channel.

Claims (8)

부유 입자 및 중립 부유 입자를 갖는 유체를 펌핑시켜서 나선형 유동 채널을 통하여 딘 와류에 의해 유동 채널 말미에서 상대적으로 탁한 탁수와 상대적으로 맑은 정수로 분리 배출되어 별도의 필터매체를 사용하지 않고도 정화가 이루어지도록 구성되며,
유체가 딘 유동하는 나선형 유동 채널이 이루는 면이 중력 벡터에 평행한 나선을 이루도록 해서 중력에 의해 딘 와류가 상쇄되는 것을 최소화시키도록 구성되며,
나선형 유동 채널은 나선형태에서 상부 채널간의 간격보다 하부 채널간의 간격을 상대적으로 조밀하게 구현시켜서 구심력벡터에 의해서 중력에 의한 유체의 딘 유동의 방해를 최소화시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 저에너지 동적 정수시스템.
The fluid with suspended particles and neutral suspended particles is pumped and discharged separately into relatively turbid turbid water and relatively clear purified water at the end of the flow channel by Dean vortex through a spiral flow channel, so that purification can be performed without using a separate filter medium. Consists of
It is configured to minimize the offset of the Dean vortex by gravity by making the surface of the helical flow channel through which the fluid flows in a spiral parallel to the gravity vector,
The spiral flow channel is a low-energy dynamic water purification system, characterized in that it is configured to minimize the interference of the Dean flow of the fluid by gravity by a centripetal force vector by implementing the spacing between the lower channels relatively more closely than the spacing between the upper channels in a spiral form.
삭제delete 청구항 1에 있어서;
나선형 유동 채널은 플렉시블한 튜브로 이루어지며,
플렉시블 튜브로 이루어진 나선형 유동 채널의 양측에서 튜브를 가압하여 나선형 유동 채널의 절단면이 타원형으로 가압 가변되게 압축 플레이트가 설치되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 저에너지 동적 정수시스템.
The method according to claim 1;
The spiral flow channel consists of a flexible tube,
Low-energy dynamic water purification system, characterized in that the compression plate is installed so that the cutting surface of the spiral flow channel is pressed and variable in an elliptical shape by pressing the tube at both sides of the spiral flow channel made of a flexible tube.
청구항 1에 있어서;
나선형 유동 채널은 압축 플레이트가 개재되게 낱개로 이루어진 수개의 나선형 유동 채널 튜브가 연속하여 연결토록 이루어지며,
낱개의 나선형 유동 채널에서 분리 배출된 탁수는 별도로 배출해서 집수토록 하며, 낱개의 나선형 유동 채널에서 분리 배출된 정수는 이웃하여 연결되는 낱개의 나선형 유동 채널의 입력 채널로 공급되게 이루어진 것을 특징으로 하는 저에너지 동적 정수시스템.
The method according to claim 1;
The spiral flow channel is made so that several spiral flow channel tubes made of one piece with a compression plate interposed therebetween are connected in series,
Low energy, characterized in that the turbid water separated and discharged from each spiral flow channel is separately discharged and collected, and the purified water separated and discharged from each spiral flow channel is supplied to the input channel of each spiral flow channel connected adjacently. Dynamic water purification system.
청구항 1에 있어서;
나선형 유동 채널은 압축 플레이트가 개재되게 낱개로 이루어진 수개의 나선형 유동 채널 튜브가 연속하여 연결토록 이루어지며,
한 쌍의 나선형 유동 채널을 내측에서 크로스오버 유동 채널에 의해서 연결하며,
한 쌍의 나선형 유동 채널에서 분리 배출된 탁수는 별도로 배출해서 집수토록 하며, 한 쌍의 나선형 유동 채널에서 분리 배출된 정수는 이웃하여 연결되는 한 쌍의 나선형 유동 채널의 입력 채널로 공급되게 이루어진 것을 특징으로 하는 저에너지 동적 정수시스템.
The method according to claim 1;
The spiral flow channel is made so that several spiral flow channel tubes made of one piece with a compression plate interposed therebetween are connected in series,
A pair of spiral flow channels are connected by crossover flow channels from the inside,
The turbid water separated and discharged from the pair of spiral flow channels is separately discharged and collected, and the purified water separated and discharged from the pair of spiral flow channels is supplied to the input channel of a pair of spiral flow channels connected adjacently. Low energy dynamic water purification system.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR940004091Y1 (en) 1991-05-04 1994-06-20 김동기 Water purifier
KR200289069Y1 (en) 2002-01-16 2002-09-13 (주) 빛과환경 Purifier of Bath room Water using Photocatalyst and UV ray
KR100712266B1 (en) 2005-03-24 2007-05-17 주식회사 피코그램 purification filter of using connector and water purification ddevice
US8186913B2 (en) 2007-04-16 2012-05-29 The General Hospital Corporation Systems and methods for particle focusing in microchannels
US8208138B2 (en) 2009-09-24 2012-06-26 University Of Cincinnati Spiral microchannel particle separators, straight microchannel particle separators, and continuous particle separator and detector systems
EP3058365B1 (en) 2013-10-16 2020-04-01 Biolidics Limited Microfluidics sorter for cell detection and isolation

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009113035A (en) * 2007-11-07 2009-05-28 Palo Alto Research Center Inc System and method for separating neutral buoyancy particle from fluid

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