하이드로사이클론(Hydrocyclone) 이란?

안녕하세요! 석사과정 주녀이 입니다.

 

이번에는 제가 연구하고 있는 분야에 대해서 간단한 소개를 해보려고 하는데요,

제목에서 보시는 바와 같이 하이드로사이클론에 관한 시뮬레이션 및 연구를 진행하고 있습니다.

 

먼저 하이드로사이클론에 대해서 한번 알아보겠습니다!

 

하이드로사이클론은 원심력을 이용하여 유체 내부 이물질을 제거하는 장치로서 특별한 동력원 없이 작동할 수 있는 유체 내부 불순물 제거하는 관점에서 보면 매우 유용한 장치입니다.

 

하이드로사이클론은 크게 Inlet / Overflow / Underflow / Spigot / Vortex Finder의 부분으로 분류할 수 있는데요,

각각 입구 / 위쪽 출구 / 아래쪽 출구 / 아래쪽 출구로 유도하는 실린더 / 위쪽 출구로 유도하는 실린더로 쉽게 생각하시면 되겠습니다.

 

 

아래와 같은 방법으로 하이드로사이클론은 구동이 됩니다.

 

1. 먼저 입구로 물이 주입되면 접선 방향으로 하이드로사이클론 내부로 유체가 들어가게 되고 형상의 특징으로 인하여 내부 선회류가 발생하게 됩니다.

 

2. 이로 인해 원심력이 발생하게 되고 하이드로사이클론 중심 부분은 대기보다 압력이 낮아지게 되어 공기가 유입되고 따라서 에어코어를 형성하게 됩니다.

 

아래의 그림은 하이드로사이클론 전반적인 형상 및 내부 작동원리를 나타낸 그림입니다.

 

하이드로사이클론 작동 원리

위의 그림에서 볼 수 있듯이 입자를 분리하는 것이 하이드로사이클론에서는 주요한 목표라고 생각하시면 되는데,

상대적으로 큰 입자, 무거운 입자는 원심력에 의해 하이드로사이클론 외벽에 부딪혀 Underflow로 향하게 되고,

상대적으로 작은 입자, 가벼운 입자는 내부 에어코어에 의해 Overflow로 향하게 됩니다.

 

저는 이러한 하이드로사이클론의 형상을 Mesh로 만들어서 현재 해석을 진행 중이며 많은 선행연구들을 참고하여 비교를 해보고 있는 중입니다!!

 

오늘은 하이드로사이클론의 간략한 설명 및 내부 작동원리에 대해서 알아보았는데요, 이러한 장치에 대해서도 CFD를 통해 해석할 수 있다는 것이 저는 이 분야가 매력적이라고 생각합니다.

 

다음에는 하이드로사이클론 내부 유동의 특징에 대해 이해하면서 공부한 것을 포스팅해보겠습니다!