KR19980059446U

KR19980059446U - 충격파로 미세공기를 형성시킨후 미세공기를 강력한 회오리로전환시키는 산기기구

Info

Publication number: KR19980059446U
Application number: KR2019980013093U
Authority: KR
Inventors: 남송희
Original assignee: 남송희
Priority date: 1998-07-16
Filing date: 1998-07-16
Publication date: 1998-10-26

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명(고안)이속한 기술분야

환경관리 중 폐수처리

2. 발명(고안)이 해결하려고 하는 기술적 과제

폐수(용수)중에 산소(공기)를 공급함에 있어 공기를 보다 미세하게 공급하여 산소의 전달율을 높이고, 산기기구의 막힘 없이 공기를 일정하게 공급하며, 저항을 최소화 하고 강력한 회오리(토네이도: tornado)를 만들수있는 기구의 고안

3. 발명(고안)의 해결방법의 요지

1) 공급하는 공기를 노즐목을 통과시켜 급격히 확산 시키므로서 불연속면이 생성토록하고 이 불연속면에 의해 공급공기를 미세하게 발생시키고 생성된 미세공기를 역삼각형으로 안내 해 줌으로서 토네이도(회오리tornado)형태가 형성되게 하고 확산된 공기를 더욱 미세한 방울로 쪼개고 교반의 효과를 높이도록 한다.

2) 본장치는 공기가 통과되는 부분이 노즐목으로 직경이 약3~6㎜ 정도이며 노즐목 통과후 확산되는 곳은 20㎜이상으로서 산기 기구의 막힘 부분이 없는 구조로 한다.

3) 공기가 통과할시 저항이 생기는 노즐목의 부분의 길이를 최소화(3㎜이하)하고 공기의 통과부분을 라운드로 제작 함으로서 저항을 최소화 하도록 한다.

4. 발명(고안)의 중요한 용도

본 고안품은 폐수(용수)을 정화할시 공기를 공급하는 기구로서 공기를 미세하게 공급함으로서 유기물의 분해에 필요한 산소를 공급하고 폐수를 교반함으로서 수처리시 필수조건인 수질을 균일하게 만들 수 있음.

Description

충격파로 미세공기를 형성 시킨후 미세공기를 강력한 회오리로 전환 시키는 산기기구

본 발명은 환경분야에 속하는 기술로서 오수 및 폐수처리장 또는 하수처리장 등에 교반 및 산소공급용으로 사용하는 산기관의 일종으로 종래에 사용되는 기술로서는 디스크타잎,봉타잎,볼타잎등이 주로 사용되어 왔으며 종래의 기술에 대한 설명을 하면 다음과 같다.

(가)디스크타잎(그림2)

그림과 같이 노즐을 통과한 산기용 공기는 디스크의 안내면을 따라 공기가 확산이되게된다. 이 타잎은 디스크 전단에 부착된 고무판에 안내홈이 있는 경우와 그렇지 않은 두가지가 널리 사용되고있다. 이 타잎은 전단에 부착된 고무판의 탄력에 의해 공기의 저항이 생기게 되고 저항이 적은쪽으로 한꺼번에 공기가 유출되게 되어 미세공기를 얻기 어려운 단점이 있으며 장기간 사용을 하면 고무판의 사용열화가 생기게 된다.

(나)봉타잎(그림3)

상기관은 그림과 같이 봉형으로 생겼으며 봉에 수많은 미세한 산기용 구멍이 있어 이 구멍사이로 공기가 유출이 되면서 산소를 전달하게 된다.

이 타잎은 재질을 세라믹 등을 이용함으로서 산기용 구멍이 미세한것만큼 미세공기를 얻을수 있는 장점이 있다. 반면에 제작상의 결함시는 한쪽으로만 공기가 흐르게되어 미세공기를 얻을수가 없고, 장기간 사용으로 미세구멍이 막힘등으로 인해 정기적으로 청소 또는 교체를 하지않으면 안된다.

(다)볼타잎(그림4)

그림과 같이 노즐을 통과한 산기용공기는 용기내에 볼들과 충돌에의해 미세공기를 얻는 방법으로 봉타잎처럼 막힘 현상은 없으나 충분한 미세공기를 얻기가 어려운 단점이 있다.

상기와같이 종래의 기술은 산기용 공기를 물리적인 미세막이나 볼 등의 교반에 의해 미세하게 만들려고 하므로서 막의 막힘이나 고무판의 열화등으로 인해 산기막이 막히거나 한쪽으로 편중되어 누설되는 사례가 많았다.

(가) 산기관이 막힘이 없는 구조

(나) 산기용 기체가 미세하게 쪼개질수 있는 유체역학적인 구조

(다) 저항을 최소화 하면서 강력한 토네이도(tornado)의 발생

부로와 또는 콤프레샤에의해 압축된 산기용 공기는 그림1의1(노즐목)부분을 통과 하게되고 이때 통과하는 공기의 속도는 초음속 또는 아음속 상태로서 단면의 급격한 확장으로 인하여 불연속면이 생기게된다.

이러한 불연속면을 충격파(shock Wave)라하며 이때생긴 불연속면에서는 압력, 밀도, 엔트로피는 급격히 증가하게된다(출처:유체역학연습 기술고시연구회편 원화 1984년도판 P268 9.6충격파). 물리적으로 볼 때 불연속유동이 불가능하지만 실제로 충격파는 거의 불연속에 가까운것이다. 이러한 충격파의 두께는 약 0.2㎛(10^-5in)의 크기를 가지고 있거나, 기체분자 자유유동의 평균궤적의 4배쯤된다. 이와 같이 극히 작은 거리에서도 큰압력,온도,밀도의 변화가 생기게 된다(출처:표준유체역학 이종순 노병준 공저 동명사발행 1983년도판 P424〔6〕수직충격). 이와같이 공기가 단면의 급격한 확장으로 생기는 불연속면에 의하여 산기용 압축공기는 미세하게 잘게 생성되게된다.

이렇게 하여 미세하게 생성된 공기방울들은 혼합처리 하고져하는 용액(오,폐수 용액)과 혼합이 되어 산소를 전달하게 된다.

또한 그림1의1(노즐목)부분의 길이를 극히 짧게,라운드로 고안하므로서 유체저항을 최소화 되도록 하였다.

또한 혼합된 기액은 용액과의 비중차와 노즐목 통과시의 압력에 의해 상부로 비등을 하게되는데 이때 자유선회운동을 하며 이 자유선회운동은 지구의 자전관계로 좌향회전을 하는 경향이 있는데(출처:표준유체역학 이종순 노병준 공저 동명사발행 1983년도판P220〔3〕자유회전운동)이때 유체를 당초부터 좌향회전이 되도록 유도를 함으로서 저항을 줄일수 있게된다.

따라서 본 고안에서는 그림1의2 부분과 같이 노즐 부분을 우측에 만들므로서 저항을 최소화 하였다.

다음으로 선회운동(tornado)을 보다 강력하고 저항을 작게하기위하여 유동 안내면의 각도를 Gibson의 실험결과와같이(출처:표준유체역학 이종순 노병준 공저동명사 발행 1983년도판P321 그림10-13)약6°정도가 되도록 하였다.

본 발명은 단체(單體)로서 그림에서와 같이 산기용 압축공기를 더욱 압축시키면서 유속을 가속시키는 노즐부분, 가속된 압축공기를 충격파(불연속면)로 전환시켜 미세 공기로 만들어 주는 확대부, 미세화된 공기를 저항이 적으면서 강력하게 토네이도화 시켜주는 안내부 및 산기용 배관과 연결을 시켜주는 연결부로 구성되어 있으며 각부분의 작용은 다음과 같다.

부로와 또는 콤프레샤에의해 생성한 산기용 압축공기는 노즐목부분(그림의1)을 통과 하게되고 이때 통과하는 공기의 속도는 초음속 또는 아음속 상태로서 단면의 급격한 확장(그림의2)으로 흐름의 변화로 인하여 불연속면이 생기게된다. 이러한 불연속면을 충격파(shock wave)라한다. 이때 불연속면에서 압력,밀도,엔트로피는 급격히 증가한다(출처:유체역학연습 기술고시연구회편 원화 1984년도판 P268 9.6충격파). 물리적으로 불연속유동은 불가능하지만 실제로 충격은 거의 불연속에 가까운것이다. 이러한 충격의 두께는 약0.2㎛(10^-5in)의 크기를 가지고 있거나, 기체분자 자유유동의 평균궤적의 4배쯤된다. 이와 같이 극히 작은 거리에서도 큰압력,온도,밀도의 변화가 생기게 된다(출처:표준유체역학 이종순 노병준 공저 동명사발행 1983년도판P424〔6〕수직충격).

이때 생기는 불연속면에 의하여 산기용 압축공기는 미세하게 잘게 생성되게된다. 이렇게 하여 미세하게 생성된 공기방울들은 혼합처리 하고져 하는 용액(오,폐수용액)과 혼합이 되어 산소를 전달하게 된다.

또한 혼합된 기액은 용액과의 비중차와 노즐목 통과시의 압력에 의해 상부로 비등을 하게되는데 이때 자유선회운동을 하게되는데 이 자유선회운동은 지구의 자전관계로 좌향회전을 하는 경향이 있는데(출처:표준유체역학 이종순 노병준 공저 동명사발행 1983년도판P220〔3〕자유회전운동)이때 유체를 당초부터 좌향회전이 되도록 유도를 함으로서 저하을 줄일수 있게하였다.

따라서 본 고안에서는 노즐부분을 우측에 만들므로서 저항을 최소화 하도록 하였다.

다음으로 선회운동을 보다 강력하고 저항을 작게 하기 위하여 유동 안내면의 (그림3) 각도를 Gibson의 실험결과와 같이(출처:표준유체역학 이종순 노병준 공저 동명사발행 1983년도판 P321 그림10-13)약 6°정도가 되도록 하였다.

본 발명(고안)품을 생산 산업현장에 적용을 시키게되면 그동안 오.폐수처리장에서 사용하던 산기관이 막힘등으로 인하여 오.폐수 등을 적절한 처리를 못하는 경우가 많았으며 일부 하수처리장 등에서는 산기관을 수입에 의존하는 예가 많았으나 이러한 것들을 개선 시킬수가 있음.

Claims

산기용 압축공기의 통과부분을 충격파(불연속면)로 만들목적으로 노즐목(길이약3㎜와 구경3~6㎜정도)과 급격히 확대한 부분을 가진 산기기구
산기용 노즐목을 지구의 자전방향과 일치시키기위해 오른쪽으로 제작한 산기기구
유체저항을 최소화하고 보다 강력한 선회운동(tornado)를 만들기 위해 안내면의 각도를 6°정도로 한 산기기구