A Numerical Analysis on Mixing Performance for Various Types of Turbine Impeller in a Stirred Vessel

ABSTRACT In the present study, a numerical simulation to analyze mixing performance inside an industrial mixer was investigated for various geometry of turbine impellers. Various pitching angles and various types of turbine blades were considered in the simulation. In order to model the rotation of impeller, the Multiple Reference Frames (MRF) technique was used. For evaluation of the effect of various shapes on the mixing performance, dimensionless coefficient such as flow coefficient, circulation coefficient, power coefficient, pumping effectiveness and circulation effectiveness were used. From the results, the effect of pitching angle of a pitched turbine impeller was to give best pumping effectiveness around 30o pitching angle, whereas best circulation effectiveness around 65o pitching angle. Dual pitched turbine impeller showed best performance in both pumping effectiveness and circulation effectiveness among impeller types considered in the present study. † 1. 서 론 전통적으로 교반기는 단일 또는 다상의 물질을 고루 섞어주기 위해 사용되는 기계로서 주로 식품, 생화학, 금속, 수 처리 등 산업 전반에 널리 사용된다. 이러한 교반기는 용도나 기능에 따라 내부의 혼합현상이 매우 다양하게 일어나기 때문에 임펠러나 교반 용기 등의 내부 형상과 작동 조건을 고려하여 설계되어야 한다. 사용 환경에 따라 최적의 교반성능을 내기 위해서는 교반기 내부의 유동특성 및 이에 따른 교반결과에 대한 분석이 이루어져야 한다. 최근 컴퓨터의 발달과 함께 수치해석의 해석 신뢰성이 높아지면서, 교반기 연구에 대하여 수치해석적인 방법은 실험과 경험에 의한 방법의 대안이 되고 있다. 이러한 수치해석 방법은 해석 결과를 시간과 공간에 따라 분석할 수 있는 장점을 가지고 있기 때문에 최근 교반기 연구에 많이 이용되고 있다. 교반기에 대한 이러한 수치해석적 연구로, 김치겸 등