공기부양 펌프의 관직경과 잠수비 변화에 따른 기포 형상과 성능에 관한 실험적 연구

Abstract

공기부양 펌프는 액체 내 공기부양 효과에 의해 양수 조작이 어려운 액체 및 액체 내의 침전물을 손상 없이 토출할 수 있는 장점을 가지고 있다. 이러한 장점을 이용하여 DCFC(Direct Carbon Fuel Cell)에서 고온의 용융된 연료를 혼합 및 순환시키기 위해 공기부양 펌프를 적용할 수 있다. 이를 위한 연구의 일환으로 공기부양 특성을 파악하기 위한 기초 실험을 수행하였다. 본 실험에서는 공기부양 펌프 시스템을 구축하여 저수통 내에 모사 액체로 물을 채우고 관(tube)을 삽입한 후, 관 하단부에 가스유량을 공급하여 상단부의 토출유량을 측정하였다. 설계 인자로서 관직경과 잠수비를 변경하면서 이에 맞는 공기유량을 공급하였고, 정해진 각 조건에서 생성된 관 내부의 기포(bubble) 형상을 디지털 카메라로 촬영, 그 형상을 네 단계로 구분하였다. 펌프의 성능을 이론식을 모델링하여 실험 데이터와 비교하였고, 토출유량을 측정하여 물이 토출되는 시작점인 가스유량과 전체 유량비와의 상관관계를 분석하였다.