This study is aimed to propose the evaluation methods of chemical washing performance and estimate the washing capability by flowing film of detergent/water solution, which situation can be found. Standard detergent and pollutant are a commercial one and stearic acid, respectively. Numerical study is made with a 2-dimensional SIMPLER code. To determine the thermophysical properties, preliminary experiments are performed with varying the concentration and temperature. From the pre-experiments, 10 minute pre-curing time is found to be necessary before removing the stearic acid. And the equivalent stoichiometric number and the detergent consumption coefficient of reaction between the detergent and stearic acid are estimated. Diffusion coefficient of detergent/water solution is calculated with the Stokes-Einstein equation. To compare the numerical prediction against the experiment, removal experiments of pollutant are performed with open-channel. The relative errors of the experimental results to numerical ones with the pre-curing time are less than 1%. In conclusion, chemical washing capability by flowing film detergent/water solution can be satisfactorily estimated with numerical study with pre-experiments.
이 연구는 세제혼합액막의 유동에 의한 화학적 세척력의 평가 및 평가 방법을 제안하는데 목적을 두고 있다. 표준세제와 표준오염물은 각각 상용세제와 스테아르산이다. 수치해석은 2차원 심플러 코드로 해석한다. 수치해석의 결과로 유동방향에 따른 바닥의 경계조건인 물질전달 비요수에 따른 세제혼합액막 내부의 물질전달의 무차원수인 쉘우드수의 분포를 구할 수 있다. 수치해석을 통하여 여러 가지 물리적인 인자의 물성치가 필요함을 알 수 있다. 세제혼합액과 스테아르산과의 반응에서의 물리적 특성을 측정하기 위하여 다양한 농도와 온도에서 예비실험을 한다. 농도는 전기전도도로부터 측정이 가능하다. 또한 예비실험으로부터 오염물 표면에서의 세제혼합액의 확산에 필요한10분의 선행처리시간이 스테아르산을 제거하기 전에 필요한것을 알 수 있다. 그리고 세제와 스테아르산의 반응에서의 당량비와 세제소모계수도 또한 측정된다. 세제혼합액의 확산계수는 스톡스-아인슈타인식으로 계산되었다. 실험에 대한 수치예측을 비교하기 위하여 오픈채널에서 오염물제거실험이 실행된다. 이러한 실험으로부터 실제 세제혼합액막의 유동에 따른 오염물의 제거량을 구할 수 있다.수치결과에 대한 실험결과의 상대오차는 오염물 표면에서의 세제혼합액의 확산에 의한 선행처리시간을 고려해보면 1% 미만이다. 결론적으로 세제혼합액막의 유동에 의한 화학적 세척력은 예비실험을 통한 수치해석을 통하여 충분히 평가가 가능하다.
