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  rotary vacuum filter에서 filtrate suction line 질문
  글쓴이 : 파르데스   고유ID : dynast     날짜 : 18-05-21 19:42     조회 : 461    
   figure1.png (13.8K), Down : 6, 2018-05-21 19:42:59
회사에서 rotary vacuum filter를 통한 고액분리를 하고 있습니다. 
cylinder형태의 filter가 있고 cylinder 내부는 고+액 slurry로 일부 침적되어 있는 구조이며
cylinder에서 dip으로 박혀있는 파이프를 통해 진공펌프로부터 cylinder 내부에서 진공을 걸어주는 구조입니다.
(첨부 파일에 pipe의 형태를 그려놓았습니다.) 
기본적인 것일 수도 있지만 제가 궁금했던 것은 W형태의 파이프에서 액체가 빨려 올라갈 수 있는
메커니즘이 궁금합니다. 제가 이해하기로는 액체가 이동할 수 있는 것은 압력차때문에 이동할
수 있는데, 저렇게 부분적으로 개방되어 있는 구조에서는 액체가 빨려 올라갈 수 있는 Drive Force가 
무엇인지요? 저는 Dip Line이 모두 잠겨야만 (W형태가 모두 Liquid에 잠겨 있는 상태) 진공이
제대로 걸린다고 생각했었습니다. 왜냐하면 우리가 빨대를 통해 Liquid를 빨아들이는 것도 사실은
대기압이 Liquid를 누르고 있는데, 빨대를 통해 진공을 만들어 줌으로써 1기압의 압력차이가 생겨서
Liquid가 이동한다고 이해하고 있었는데, W형태처럼 빨대의 일부분만 잠겨 부분이 개방되어 있는 구조에서는
중력을 이기고 Liquid가 이동할 수 있는 차압이 생성되지 않는다고 생각했기 때문입니다.  

하도 이해가 가지 않아 빨대를 가위로 잘라서 실험을 해보니 빨대로 빨리기는 하더군요.
하지만 이해가 가지 않아 질문드립니다.  

스테파노 Stefano   18-05-22 16:09
(1) Rotary Vacuum Filer는 Drum 내부에 진공을 걸어 Drum 밖에있는 슬러리로부터 액을 빨아들이는 구조인데 원주 방향으로 방이 나뉘어져 있어서 각 박에서의 압력이 약간씩 다릅니다.  진공펌프에 맨먼저 연결되는 곳은 Filter 표면에 달라붙은 Cake의 두께가 두껍고 액에 잠겨있다가 나오기 직전의 방에서의 진공아 가장 많이 걸리도록 진공통로를 만들어 줍니다. 

진공통로의 부분의 설계는 Vendor의 Know-How가 포함되어있는 부분이어서 면접촉 회전 Rotary Valve부분의 통로 구조와 관련이 있습니다.  이를 잘 살펴보면 이해할 수 있을 것입니다.

이곳 전문메이커의 동영상을 참고하세요:  https://www.youtube.com/watch?v=zSflxzE0nIo

(2) 여액은 나뉜 방의 하부에 여과액이 잠겨있을때 빨아들일 수 있도록 되어있고 이 관을 통해 배출되며 나머지 방에서는 Wash액이나 공기와 함께 여과망을 통과하기 때문에 액이 완전히 잠겨있는 부분에서의 걸리는 진공도보다는 낮습니다.

(3) 여액과 공기는 모두 진공장치에 배출되는데 기액분리기에서 액은 배출되고 공기와 함께 액의 증기가 진공장치에서 배출됩니다.

액이나 공기나 압력이 높은 곳에서 낮은 곳으로 흘러가기 때문에 흐름은 절대압력 크기에 따라서 자연히 흐름이 형성되지요.
파르데스 dynast   18-05-23 23:04
스테파노님 감사합니다. 특히 동영상은 저도 많이 찾아봤었지만 찾지 못했던 동영상이었는데 원리가 잘 표현되어 있네요.

1) 저도 인터넷에서 찾아서 RVF(rotary vacuum filter)의 일반적인 원리와 rotary valve에 대해 알게 되었었는데 저희 회사에서 사용하는 제품은(Bird Young) chamber와 rotary valve에 대해 도면에서 자료를 찾을 수가 없었습니다. 또한 Overhaul때 얘기를 들어보면 그 안의 Cylinder가 텅 비어있는 구조이며 내부에 W자 형태의 Suction Dip이 있다는 것을 알 수 있었습니다.(제가 들어온지 얼마 되지 않아 Overhaul때 내부를 보지 못했습니다.) 이 부분은 올해 Overhaul때 확인할 예정입니다.

2) RVF와 별도로, 첨부파일에 그렸던 것처럼 W자 형태의 배관에서 진공을 걸 때 어떻게 일부분만 잠겨있는 Liquid가 빨려 올라갈 수 있는지 그 원리에 대해 알고 싶습니다. 청소기로 치면 바닦을 다 덮지 않은 상태로 물질이 빨려 올라가는 것인데, 대기압으로부터 진공으로의 흐름에 의해 Liquid가 비말동반되어 빨려가는 것인가요?
Stefano    18-05-24 10:10
(1) 기본적으로 Rotary Vacuum Filter(RVF)의 액 배출 Pipe는 진공이 걸린상태로 액에 완전히 잠겼다가 액표면을 빠져나와 기상공간에 머물렀다 (공기 Blowing 혹은 여과막 역세 단계에서) 잠간 진공과는 차단되는 과정을 거치게 됩니다. 

따라서 액에 완전히 잠겨있을 때에는 액주 높이만큼의 진공이 더 걸려야 액이 배출될 수 있습니다.  만일 다른 Cell과 같은 진공이 걸리고 있다면 액은 배출되지 않고 공기만 배출되게 될 것이므로 Rotary Drum에 액이 많이 차 있는 상태로 운전이 되기 때문에 여과 면적이나 탈수면적이 줄어들 수 있습니다. 

(2) 이런 경우 용량이 아주 큰 진공펌프를 달아둘 수도 있지만  기상공간 공기를 빨아들인 후 액상공간을 거쳐 진공펌프에 연결되도록 된 구조도 된 RVF도 있고 아예 기상공간과 액상공간을 (진공도가 다른)별도의 진공펌프로 배출하는 경우도 있습니다.  이는 RVF에서 이부분이 Vendor의 Know-How로 Maker 혹은 제품마다 다른 구조를 적용하는 것 같습니다.  ("Effective Vacuum Discharge Rotary Valve" 라고 Vendor가 제품특성을 설명하는 내용이지요.)

RVF Drum 직경이 큰 경우에는 액주 높이가 상대적으로 커서 별도의 진공펌프를 두는 것이 유리할 것입니다. 

(3) 두번째 질문에서  "비말동반"을 언급했는데 맞습니다.  기-액이 혼합된 상태로 배출됩니다. 

부분적으로 액이 잠기는 경우 많은 공기가 빠져나가면서 형성되는 차압과 액과 공기가 혼합되어 흘러나가는 부분에서의 차압이 동일하도록 흐름이 결정됩니다.  액과 공기가 혼합된 상태를 기-액이 혼합된 "Two-phase Flow"가 되는데 기상만 흘러갈때보다 차압이 더 걸리기 때문에 기상배출 노즐은 작은 크기로, 기-액 혼합물 배출 노즐은 큰 크기로 Rotary Valve Nozzle을 만들어 두면 이를 해결할 수 있습니다. 

RDF의 회전축 끝에 액배출용 Rotary Valve가 달려있는데 고정측 노즐의 설계가 Know-How의 핵심부분이므로 다음 분해시 자세히 관찰해 보도록 하세요.  무심코 지나치면 보이지 않지만 관심과 의문을 가지면 이들 Know-How가 눈에 보이게 됩니다.   

(4) 기-액이 혼합되어 있을 때 기상만 진공펌프에 보내기 위해 기-액 분리기를 진공펌프 앞에 달아둡니다.  이 기액분리기는 진공펌프의 성능발휘에 큰 도움을 주기도 하지만 배출된 여과액을 모아서 배출해주는 역할도 하게됩니다.
파르데스 dynast   18-05-29 19:32
자세한 설명 감사드립니다.  미리 공부해 두었다가 분해 시 자세히 보도록 하겠습니다.
스테파노 Stefano   18-05-31 10:49
다음 분해시 면 접촉식 Rotary Valve의 "고정측" 노즐의 구조와 고정측에 연결된 배관을 카메라에 담아 올려두고 토의 하도록 하면 이해가 명확하게 될 것으로 봅니다.
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