Static Mixer의 엘리먼트 숫자 산정

Q) 유체별 적합한 엘리먼트 숫자는 어떻게 산정 합니까?

A) 엘리먼트 숫자가 많을수록 균질한 혼합을 할 수 있습니다. 하지만 반대로 숫자가 많을수록 Static mixer후단 압력강하(drop)와 유량감소의 부작용이 생깁니다.따라서 이러한 부작용을 최소화 하면서 최대의 혼합효과를 낼 수 있는 엘리먼트 숫자를 산정하는 것이 매우 중요하다고 하겠습니다.

Static mixer를 통한 가스 혼합은(M) Re(레이놀드수)와 E(엘리먼트 수)의 함수입니다.

즉, M=F(Re*E) (M: 가스혼합, Re: 레이놀드 수, E: 엘리먼트 수)

레이놀드 수(Re)란 기체가 층류인지 난류인지 판명하는 기준으로 Re<2100 이하면 층류이고, Re>4000 이상이면 난류입니다. 보통 점성이 없는 기체는 레이놀드 수가 크며, 액체이며 점성이 클수록 레이놀드 수가 작습니다. 실험결과 유체의 흐름이 불규칙한 난류역(Re>2300)에서 가스 혼합을 할 경우에는4엘리먼트로 ±1% 이내의 결과를 얻을 수 있다는 것이 판명되었습니다. 또한 6엘리먼트의 Static mixer를 사용하면 농도의 불균형은 ±0.1%정도의 값을 얻을 수 있습니다.

하기 도표는 노리타케사 에서 엘리먼트가 들어간 Static mixer와 일반 파이프관(normal pipe)에 대해 혼합 테스트를 한 결과입니다. 그래프에서 붉은색으로 표기한 선이 수평에 가까울 수록 완전혼합에 가깝습니다. 실험결과 스테틱믹서는 일반 파이프관(normal pipe)대비 탁월한 혼합성능을 나타냅니다. 또한 스테틱믹서에서 엘리먼트를 2개, 4개 ,6개 사용하여 테스트한 결과 6엘리먼트를 사용하면 ±0.1%정도의  혼합정확도가 나오는 것으로 확인 되었습니다.

상기와 같은 실험을 토대로 노리타케사에서는 유체의 종류와 점도에 따른 추천 엘리먼트수를 제시 하였습니다. 

Number of elements application example

유체의 종류 & 점도 와 엘리먼트 수 추천 

- 가스혼합의 경우 : 4~6 엘리먼트

- 저점도 섬유체 혼합 : 6~12 엘리먼트

- 중점도 섬유체 혼합: 12~18 엘리먼트

- 고점도 섬유체 혼합: 18~24 엘리먼트

- 특수용도: 24 엘리먼트 이상 

주의) 상기 데이터는 참고용 입니다. 사용환경에 따라 숫자가 달라질 수 있으니 주의 바랍니다.