사이클론 청소기 내부 유동에 관한 수치해석적 연구

Abstract

가정용 진공청소기는 기본적으로 집진장치(dust collector), 프리 필터(pre filter), 모터(motor), 배기 필터(exhaust filter)의 구조를 가지며, 흡입된 먼지가 포함된 공기는 이러한 구조를 지나 깨끗한 공기가 되어 대기로 방출된다. 본 연구에서는 실생활에 사용되고 있는 구조가 다른 2개의 사이클론 청소기를 선정하여 사이클론 청소기 내 집진장치의 내부 공기 유동에 대해 전산유체역학을 적용하여 집진성능을 평가하고자 하였다. 사이클론 콘(cyclone cone) 영역에서 공기의 유선(streamline)을 해석한 결과, 사이클론 콘 영역에서 상당한 선회수를 가지는 것을 확인하였다. 특정 형상의 청소기에 대한 전산해석 결과에서 출구에서의 속도 분포가 매우 불균일한 결과를 나타내었고 이로 인해 집진성능에 악영향이 나타남이 파악되었다. 이 문제를 해결하기 위해 집진장치 형상에 추가적으로 배플을 설치하여, 달라진 속도 분포에 의한 속도 RMS (Root Mean Square) 값의 개선을 평가하였다. General household vacuum cleaners consist of dust collector, pre filter, motor and exhaust filter, and the filtered clean air is discharged to the atmosphere. By using the CFD methods, we estimated the internal flow in two types of commercial cyclone vacuum cleaners to evaluate the dust collection performance. From the analysis, it was known that the number of revolution had higher values in cyclone cone region. CFD analysis in a specific showed non-uniform velocity distribution at outlet, which results in the deterioration of particle collection performance. In order to improve flow condition, the installation of baffle was proposed and the values of velocity RMS were estimated.