수치적 방법을 이용한 촉매중착장치 설계 최적화 연구

A Study on the Design Optimization of Catalyst Deposition Device Using Numerical Method

촉매중착장치란 알루미나 지지체의 표면에 철계 화합물로 이루어진 전구체롤 중착시키기 위하여 알루미 나 볼 이 쌓여있는 영역을 기 화된 전구체가 지속적으로 통과하도록 고안된 장치이다. 따라서 장치 내 부가 공기 를 순환시킬 펌프와 전구체를 기화시키기 위해 공기를 가열하는 가열 장치, 그리고 전구체가 담긴 통과 지지체 영역으로 구성되어 있으며, 고온 고압의 공기가 순환하며 기 화된 전구체를 지지체 영역으로 전달하게 된다. 그런데 공기를 순환시키기 위한 덕트와 코팅이 이루어지는 지지체 영역은 그 지름 및 단면적 에 상당한 차이가 있으며, 이 때문에 덕트로부터 토출된 공기가 지지체인 알루미나 볼 영역을 균일하게 통과하지 않아 중착이 불균일해지고, 촉매의 효율이 떨어질 가능성이 존재한다. 따라서 본 연구에서는 아래의 그림과 같은 촉매중착장치 의 알루미나 볼 영역 내 부에서의 공기 유동이 균일하게 분포되는지를 확인하고, 가장 효율적인 운용 조건을 파악하기 위하여 열유동 해석을 수행하였으며, 내부 압력 및 유동 방향과의 상관관계롤 분석하였다. 또한 개발된 해석 모델을 바탕으로 해당 장치의 알루미나 볼 영역울 20L 급으로 확장하기 위한 설계안의 평가를 수행하였으며 분석 결과를 바랑으로 개선 방안을 제안하였다.