KR20170121126A - Method for removal water from gaseous phase to frost of the phase transition - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 기체상 물질에 함유된 물(H2O)을 제거하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 측정하고자 하는 오염물질이 함유된 기체상 물질의 온도를 소정의 범위로 조절한 후 다시 냉각시켜 기체상 물질에 포함된 물(H2O)을 서리(frost)로 상변화시켜 제거하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for removing water (H 2 O) contained in a gaseous material, and more particularly, to a method for removing water (H 2 O) contained in a gaseous material by controlling a temperature of a gaseous material containing a contaminant to be measured to a predetermined range (H 2 O) contained in a gaseous phase to a frost.
도시화와 인구증가, 무분별한 자연훼손 등으로 인하여 우리의 자연환경은 갈수록 황폐해지고 있다. 특히, 급격한 산업발달과 함께 대두된 환경오염은 일부 국가들에만 국한된 문제가 아니라 지구촌 모든 국가들이 심각하게 고민하고 대응해야 하는 상황에 직면해 있다고 하여도 과언이 아니다.Due to urbanization, population growth and indiscriminate nature damage, our natural environment is becoming more and more deserted. In particular, it is no exaggeration to say that the environmental pollution that emerged along with rapid industrial development is facing not only a limited number of countries but also all the countries of the world should seriously worry and respond.
이러한 환경오염문제의 대처방안으로는 오염물질의 배출을 억제하거나 필연적으로 배출될 수밖에 없는 배출된 오염물질을 제거하는 기술개발로 대별될 수 있다. To cope with such environmental pollution problems, it can be categorized into the development of technologies for suppressing the emission of pollutants or removing the pollutants that are inevitably discharged.
이 중, 오염물질의 배출 억제를 위해서는 각 배출원별 배출허용기준을 정하여 관리·규제하고 있으며, 일반적으로는 오염물질의 배출량이나 배출농도를 확인하기 위한 모니터링을 실시하고 있고 이러한 배출 모니터링은 환경오염방제 분야에서 매우 중요한 부분을 차지하고 있다.In order to control the emission of pollutants, emission control standards for each emission source are established and regulated and regulated. In general, monitoring is conducted to confirm the emission amount and emission concentration of pollutants. It is a very important part of the field.
특히, 환경오염 중 화석연료의 연소나 각종 제조공정 등에서 유래하는 대기오염물질을 모니터링하는 장치는 보통 광학기기를 기반으로 하는 측정 방식을 이용하고 있다. 그러나 이들 모니터링 장치는 측정하고자 하는 기체상 물질에 포함된 수분이나 입자상 물질로 인하여 연소 가스에 포함된 대기오염물질의 정확한 물질명이나 농도를 파악하기 곤란한 경우가 많다.Particularly, devices for monitoring air pollutants derived from combustion of fossil fuels or various manufacturing processes among environmental pollutants use a measurement method based on optical instruments. However, these monitoring devices often have difficulty in determining the exact name or concentration of air pollutants contained in the combustion gas due to moisture or particulate matter contained in the gaseous substance to be measured.
따라서 오염물질과 그 농도를 정확하게 파악하기 위하여, 측정이나 분석을 어렵게 하는 수분이나 입자상 물질을 사전에 제거한 후 측정 장치에 도입되어야 하며, 이러한 전처리 방법으로 필터를 사용하는 경우도 있다. 그러나 필터는 수분이나 입자상 물질뿐만 아니라, 필터에서 제거된 수분이나 입자상 물질이 또 다른 여과체를 형성함으로 인하여 제거되지 않아야 할 즉, 측정하고자 하는 기체상 오염물질마저도 제거될 수 있어 오염물질의 정확한 파악이 곤란해지는 문제점이 발생할 수 있다.Therefore, in order to accurately grasp the pollutant and its concentration, it is necessary to remove water or particulate matter which is difficult to measure or analyze beforehand, and then to be introduced into the measuring apparatus. In some cases, a filter is used as the pretreatment method. However, the filter should not be removed due to moisture or particulate matter, as well as water or particulate matter removed from the filter, due to the formation of another filter body. That is, even the gaseous pollutants to be measured can be removed, This may cause difficulties.
이러한 문제점을 해결하기 위한 종래기술인 한국공개특허공보 제2006-0039465호에는 수분 제거를 위한 전처리장치, 상기 전처리 장치 내부에는 내주연에 수분을 냉각 응착시키기 위한 글라스튜브가 구비되며, 또한 글라스튜브 내부에는 1차적 수분 제거를 위한 면사층이 더 형성되고, 상기 전처리장치 하부에는 냉각 응축 및 열탈착을 수행하는 펠티어 트랩이 구비되어, 시료포집부의 시료포집이 완료된 후, 수분 제거를 위해 가열 구동되는 대기오염 분석을 위한 수분 전처리 수단이 구비된 전처리장치에 관해 개시되어 있다.In order to solve such a problem, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2006-0039465 discloses a pretreatment device for removing moisture and a glass tube for cooling and adhering moisture to the inner periphery of the pretreatment device. And a peltier trap for performing the cooling condensation and thermal desorption is provided in the lower part of the pretreatment device. After the sample collection of the sample collecting part is completed, air pollution analysis A pretreatment apparatus equipped with a water pretreatment means for the water treatment apparatus.
그러나 상기 종래기술에서는 펠티어 트랩을 이용함으로써 가스에 함유되어 있는 수분을 제거할 수는 있으나, 오염된 기체에 포함된 수분이 튜브 내주연에 응결되어 유로의 직경이 점차 좁아지므로, 측정기기에 유입되는 가스의 유속을 일정하게 유지시키기가 매우 어렵다는 문제점이 있다.However, in the above-mentioned prior art, water contained in the gas can be removed by using the Peltier trap, but since the water contained in the contaminated gas condenses on the periphery of the tube and the diameter of the flow path gradually becomes narrower, There is a problem that it is very difficult to keep the gas flow rate constant.
즉, 종래의 펠티어 트랩 방식은 펠티어 트랩에 유입되는 수분량이 증가함에 따라 유로의 직경이 빠른 속도로 좁아지고, 급기야는 튜브를 재생하기 전에 튜브가 막혀버리는 현상이 발생하므로, 튜브의 개수를 증가시켜야 하고 또한 이에 따른 유량조절 장치와 펠티어 트랩의 개수가 늘어나 경제적으로 큰 손실을 야기시킨다는 문제점이 있다.That is, in the conventional Peltier trap method, as the amount of water flowing into the Peltier trap increases, the diameter of the flow path narrows at a high speed, and the tube becomes clogged before the tube is regenerated. And the number of flow control devices and the number of Peltier traps increases, resulting in an economically large loss.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 측정기기에 유입되는 기체에 함유된 물(H2O)을 완벽하게 제거하면서도 기체의 유속을 일정하게 유지할 수 있어, 측정결과의 신뢰성을 담보하고 나아가 측정기기에 유입되는 물(H2O)로 인한 측정기기의 고장을 사전에 예방할 수 있는 기체상 물질에 함유된 물(H2O)을 제거하는 방법을 제공함에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide an apparatus and a method for measuring the concentration of water (H 2 O) and water to provide a method for removing water (H 2 O) contained in the gaseous materials to prevent in advance the malfunction of the measurement unit due to the (H 2 O) is further introduced into the measuring instrument, it is an object.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 기체상 물질에 함유된 물(H2O)을 제거하는 방법은, 물(H2O)이 함유된 기체상 물질을 냉각하는 단계를 포함하여 이루어지되, 상기 기체상 물질에 함유된 물(H2O)이 상기 냉각단계에 의하여 서리(frost)로 상변화되어 상기 기체상 물질로부터 분리되는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above problems, a method for removing water (H 2 O) contained in a gaseous material of the present invention comprises the step of cooling a gaseous material containing water (H 2 O) Water (H 2 O) contained in the gaseous material is phase-changed into frost by the cooling step and separated from the gaseous material.
또한 본 발명에 따른 기체상 물질에 함유된 물(H2O)을 제거하는 방법은, 상기 냉각단계를 수행하기 전에 상기 물(H2O)이 함유된 기체상 물질을 가온하는 단계를 더 포함하되, 상기 가온 단계에서의 가온 온도는 60~150℃로 조절되고, 상기 냉각 단계에서의 냉각 온도는 -10℃이하로 조절되는 것을 특징으로 한다.The method of removing water (H 2 O) contained in the gaseous material according to the present invention may further include the step of warming the gaseous material containing the water (H 2 O) before performing the cooling step The heating temperature in the heating step is controlled to 60 to 150 ° C, and the cooling temperature in the cooling step is controlled to -10 ° C or less.
또한 본 발명에 따른 기체상 물질에 함유된 물(H2O)을 제거하는 방법은, 상기 가온 단계에서의 가온 온도는 60℃ 내지 100℃로 조절되고, 상기 냉각 단계에서의 냉각 온도는 -20℃ 내지 -50℃로 조절되는 것을 특징으로 한다. In the method for removing water (H 2 O) contained in the gaseous material according to the present invention, the heating temperature in the warming step is adjusted to 60 to 100 ° C, and the cooling temperature in the cooling step is -20 Deg.] C to -50 < 0 > C.
또한 본 발명에 따른 기체상 물질에 함유된 물(H2O)을 제거하는 방법은, 상기 서리(frost)의 비중은 0.11~0.24g/㎤의 범위에 해당되는 것을 특징으로 한다.The method for removing water (H 2 O) contained in a gaseous material according to the present invention is characterized in that the specific gravity of the frost is in the range of 0.11 to 0.24 g / cm 3.
또한 기체상 물질에 함유된 물(H2O)을 제거하는 방법은, 상기 기체상 물질에는 미세먼지, 초미세먼지, 질산화물, 황산화물, 중금속 및 휘발성유기화합물 중 어느 하나 이상의 오염물질을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.Also, the method for removing water (H 2 O) contained in a gaseous substance may further include the step of removing gaseous substances from the gaseous substance by adding at least one contaminant of at least one of fine dust, ultrafine dust, nitrous oxide, sulfur oxides, heavy metals and volatile organic compounds .
본 발명에 따른 기체상 물질에 함유된 물(H2O)을 제거하는 방법은 기체의 온도를 소정범위로 조절하는 간단한 조작만으로도 기체에 포함된 물(H2O)을 완벽하게 제거할 수 있다는 효과가 있다.The method of removing water (H 2 O) contained in the gaseous material according to the present invention can completely remove water (H 2 O) contained in the gas by a simple operation of adjusting the temperature of the gas to a predetermined range It is effective.
또한 본 발명의 수분 제거방법에 의하여 제거된 물(H2O)은 응결된 물(H2O)입자 사이에 큰 공간부를 형성하는 밀도가 매우 낮은 서리로 상변화되기 때문에, 기체가 이동하는 관로의 폐색을 현저히 감소시킬 수 있다는 효과가 있다.In addition, since water (H 2 O) removed by the water removal method of the present invention changes phase to frost with a very low density forming a large space portion between the condensed water (H 2 O) particles, It is possible to remarkably reduce the occlusion of the endoscope.
도 1은 일반적인 물(H2O)응결입자의 성장 모식도(a, b)를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명 서리 응결입자의 성장 모식도(a, b)를 나타낸 도면이다.
도 3은 기체 이동관내 생성된 본 발명 서리(frost)의 사진이다.
도 4는 기체에 포함된 물(H2O)을 서리(frost)로 상변화시켜 제거하기 위한 일 실시예에 따른 장치도를 나타낸 도면이다.
도 5는 상변화된 서리(frost)의 포화점을 나타내는 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing a growth (a, b) of general water (H 2 O) coagulated particles.
Fig. 2 is a diagram showing growth patterns (a, b) of the frost-hardened particles of the present invention.
3 is a photograph of a frost of the present invention produced in a gas moving tube.
FIG. 4 is a view showing an apparatus according to one embodiment for phase-changing and removing water (H 2 O) contained in a gas into a frost.
Fig. 5 is a diagram showing saturation points of the phase-changed frost. Fig.
본 발명은 기체상 물질에 함유된 수분을 제거하는 방법에 관한 것으로, 얼음입자가 아닌 서리(frost) 상태로 물(H2O)을 분리 제거한다는 것이 본 발명의 가장 큰 특징이다.The present invention relates to a method for removing moisture contained in a gaseous material, and it is a major feature of the present invention that water (H 2 O) is separated and removed in a frost state instead of an ice particle.
본 발명에서 의미하는 '물(H2O)'은 액체상태의 물뿐만 아니라 기체상태의 물도 포함하며, '서리(frost)'란 기체에 포함되어 있던 '물(H2O)'이 미세하게 응결되고, 이러한 미세 응결입자들이 매우 느슨하게 결합되어 있는 상태를 의미한다.In the present invention, 'water (H 2 O)' includes not only liquid water but also gaseous water, and 'frost' refers to water (H 2 O) And the microcrystalline particles are very loosely bonded.
일반적으로 알려져 있는 물(H2O) 응결입자와 본 발명 서리(frost)와의 차이점에 관하여 첨부된 도 1 내지 3을 참고하면서 구체적으로 설명하면, 냉각에 의해 형성되는 일반적인 응결입자들은 각 응결입자들 표면 주위로 새로운 응결입자들이 결합하게 되고, 이러한 응결입자들이 지속적으로 유입되면 응결입자 덩어리 내부에 위치한 응결입자들은 큰 얼음 덩어리로 성장하여 기체의 흐름을 방해하게 된다(도 1).The If and generally refer to the known water (H 2 O) agglomerated particles in the present invention frost (frost) difference between the Figures 1 to 3 attached with respect to with in the description in detail, a general condensation particle formed by cooling are each agglomerated particles The new condensation particles are bound around the surface, and when these condensation particles continuously flow, the condensation particles located inside the condensation particle grow into large ice clusters and interfere with the flow of gas (FIG. 1).
그러나 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에서의 서리(frost)는 각 미세 응결입자들을 상호연결하고 있는 접촉면은 매우 적은 반면, 접촉하지 않는 자유표면이 매우 많고, 따라서 이러한 미세 응결입자들이 지속적으로 유입되어도 대부분 일방향으로만 성장하게 되어 기체의 흐름을 크게 방해하지 않는다.However, as shown in Fig. 2, the frost in the present invention has a very small number of contact surfaces interconnecting the micro-condensed particles, but a large number of free surfaces that do not contact each other, Even if it is influenced, it mostly grows in only one direction, and it does not disturb the flow of gas.
이러한 서리(frost)는 기체 이동관내 생성된 실제 사진인 도 3으로부터도 확인할 수 있듯이, 각 응결입자들이 매우 느슨하게 결합되어 있어 서리(frost)가 크게 성장하여도 외부로부터의 물리적 충격 예를 들면, 유입되는 기체의 흐름에 의해 쉽게 끊어지는 특징을 갖고 있다.Such a frost can be seen from FIG. 3, which is an actual photograph created in a gas moving tube. Even if the frosts are greatly grown due to each of the coagulated particles being very loosely coupled, physical shock from the outside, And is easily broken by the flow of the gas.
이렇게 기체에 포함된 물(H2O)을 서리(frost)로 상변화시켜 물(H2O)을 제거하는 원리는 음페바(Mpemba)효과로부터 착안한 것이다. 음페바(Mpemba)효과란 같은 냉각 조건에서 높은 온도의 물이 낮은 온도의 물보다 빨리 어는 현상을 의미하는 것으로, 물 분자들이 가까이 붙이면 분자끼리 수소결합(hydrogen bond)으로 인해 서로 끌어당기며 이때 수소와 산소 원자 사이의 공유결합(covalent bond)이 길어지며 에너지를 축적하게 된다. 이러한 물을 끓이면 수소결합(Hydrogen bond)이 길어지면서 물의 밀도가 줄어들게 되며 이때 공유결합(covalent bond)이 다시 줄어들며 축적했던 에너지를 방출한다. 즉, 많은 에너지를 축적한 뜨거운 물이 냉각 시 더 빠르게 에너지를 방출하기 때문에 빨리 어는 것이다.This phase change by the water (H 2 O) contained in the gas to frost (frost) principle to remove water (H 2 O) is a target sound from peba (Mpemba) effect. The Mpemba effect is a phenomenon in which high temperature water is frozen faster than low temperature water under the same cooling conditions. When water molecules are brought close to each other, the molecules attract each other due to hydrogen bonds, And the covalent bond between oxygen atoms becomes longer and accumulates energy. When the water is boiled, the hydrogen bond is lengthened and the density of the water is reduced. At this time, the covalent bond is reduced again, and the energy released is accumulated. That is, hot water that accumulates a lot of energy quickly freezes because it emits energy faster when it cools.
이하에서는 이러한 음페바(Mpemba)효과로부터 착안된 본 발명의 물(H2O) 제거방법에 관하여 도 4를 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, the method of removing water (H 2 O) of the present invention, which is focused on the Mpemba effect, will be described in detail with reference to FIG.
도 4는 기체에 포함되어 있던 물(H2O)을 서리(frost)로 상변화시켜 제거하는 장치의 일 실시예를 나타낸 도면이다.4 is a view showing an embodiment of an apparatus for phase-changing water (H 2 O) contained in a gas to a frost.
도 4에 도시된 바와 같이, 유입 유도관(10)과 상기 유입 유도관(10) 후단에 구비된 본체관(20)을 포함한 장치를 활용함으로써, 기체에 함유된 물(H2O)을 제거하기 위한 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.4, by using an apparatus including an
상기 유입 유도관(10)은 물(H2O)이 함유된 기체가 통과할 수 있는 내부가 비어 있는 공간부가 형성되어 있고, 상기 유입 유도관(10) 외주연 일측면에는 상기 유입 기체를 일정온도로 가온하기 위한 가온수단(11)이 구비되어 있다.The
여기서, 상기 가온수단(11)은 유입기체를 가온할 수 있는 공지의 수단이라면 특별히 제한하지 않지만, 소망하는 온도로 정확하게 가열할 수 있는 히팅 펠티어인 것이 가장 바람직하고, 상기 히팅 펠티어에 관해서는 후술하기로 한다.The heating means 11 is not particularly limited as long as it is a known means capable of heating the inflowing gas. It is most preferable that the heating means 11 is a heating peltier capable of heating accurately at a desired temperature. .
상기 본체관(20)은 상기 유입 유도관(10)을 통과하면서 가온된 기체가 통과할 수 있는 내부가 비어 있는 공간부가 형성되어 있으며, 상기 본체관(20) 외측면 일측에는 상기 본체관(20)으로 유도된 기체를 일정온도로 냉각하기 위한 냉각수단(21)이 구비되어 있다. 상기 냉각수단(21)은 유도된 기체를 냉각할 수 있는 공지의 수단이라면 특별히 제한하지 않지만, 소망하는 온도로 정확하게 냉각시킬 수 있는 냉각 펠티어인 것이 가장 바람직하고, 상기 냉각펠티어에 관해서는 후술하기로 한다.The
이렇게 수분이 포함된 기체를 가온한 후 냉각시키는 이유는 전술한 바와 같이, 상기 유입 유도관(10)에서는 가온수단(11)을 이용하여 유입되는 기체의 온도를 높이고, 상기 본체관(20)에서는 높아진 가스의 온도를 급랭시켜 음페바(Mpemba)효과를 기대하기 위한 것이다.The reason why the gas containing moisture is heated and then cooled is that the temperature of the gas introduced into the
여기서, 본 발명에서 원하는 서리(frost)를 얻기 위해서는 상기 유입 유도관(10)과 상기 본체관(20)에서의 온도 조절이 매우 중요하다.Here, in order to obtain a desired frost in the present invention, temperature control in the
상기 유입 유도관(10)에서의 가온 온도는 60~150℃이고, 더욱 바람직하게는 60℃ 내지 100℃로 조절되는 것이 좋다. 또한 상기 본체관(20)에서의 냉각 온도는 -10℃이하이고, 더욱 바람직하게는 -20℃ 내지 -50℃로 조절되는 것이 좋다.The heating temperature in the
상기 가온 온도 범위 또는 상기 냉각 온도 범위를 벗어나는 경우에는, 기체에 함유된 물(H2O)이 결정화되지 않거나 결정화되더라도 입자가 너무 커서 원하는 서리(frost)로 상변화되지 않을 수 있으므로, 상기 가온 온도와 냉각 온도는 상기 범위로 유지시키는 것이 바람직하다.(H 2 O) contained in the gas is not crystallized or crystallized, the particles may be too large to be phase-changed to a desired frost. Therefore, when the heating temperature And the cooling temperature are preferably maintained within the above range.
한편, 상기 유입 유도관(10) 외주연 일측면에는 가온수단(11)이 구비되어 있고, 이러한 가온수단(11)을 이용하여 유입되는 기체를 가온하는 경우에 대하여 전술하였으나, 유입되는 기체의 온도가 상기 가온 온도 범위에 해당되는 경우에는 별도의 가온 단계를 생략하고 바로 냉각시킬 수 있음은 자명하다.On the other hand, a heating means 11 is provided on one side of the outer periphery of the
전술한 상기 가온수단(11) 또는 냉각수단(21)으로 가장 바람직한 냉각펠티어 또는 히팅펠티어는, 특정 국소부위를 가열하거나 냉각하기 위해 사용되는 펠티어 효과(Peltier effect)를 이용한 온도 조절 수단으로, 두 개의 서로 다른 금속선의 양 끝을 접합한 다음 회로에 직류전기를 흘리면 한쪽 접합부에서 흡열, 다른 접합부에서는 발열이 일어나며, 전류의 방향을 반대로 하면 흡열과 발열이 반대로 일어나는 현상으로, 일종의 heat pumping 현상으로써 전자냉각의 원리를 이용한 온도 조절 수단이다.The most preferred cooling peltier or heating peltier as the warming means 11 or the cooling means 21 described above is a temperature controlling means using a Peltier effect used for heating or cooling a specific local region, When the two ends of different metal wires are connected and DC current is applied to the circuit, heat is generated at one joint and heat is generated at the other junction. When the direction of current is reversed, heat absorption and heat generation are reversed. Temperature control means.
한편, 본 발명의 기체는 대기오염물질인 초미세먼지, 질소산화물, 황산화물, 온실가스, 일산화탄소, 악취물질, 중금속 및 휘발성유기화합물 중 어느 하나 이상의 오염물질을 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the gas of the present invention may further include at least one contaminant of atmospheric pollutants such as ultrafine dust, nitrogen oxides, sulfur oxides, greenhouse gases, carbon monoxide, odor substances, heavy metals and volatile organic compounds.
이하에서는 본 발명 서리(frost)의 물리적 특징인 밀도에 관하여 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, the density, which is a physical characteristic of the frost of the present invention, will be described in detail.
< 실시예 1 >≪ Example 1 >
서리(frost)의 밀도를 측정하기 위하여 도 4에 도시된 장치를 사용하여, 물(H2O)이 함유된 기체를 유입 유도관(10)으로 유입시키면서 60℃로 온도를 조절하였다. 이어서 상기 온도범위로 조절된 기체를 -20℃가 유지되는 본체관(20)으로 이송시켜 기체에 함유된 물(H2O)을 서리(frost)로 상변화시켰다. To measure the density of the frost, the temperature was adjusted to 60 캜 while introducing gas containing water (H 2 O) into the
이 때, 상변화된 서리(frost)의 포화점, 즉 상기 본체관(20)의 모든 공간부에 서리(frost)가 채워진 시점에서의 본체관(20) 부피와 서리(frost)의 무게로부터 밀도를 계산하였다.At this time, the saturation point of the phase-changed frost, that is, the density from the volume of the
여기서, 상변화된 서리(frost)의 포화점이란 도 5에 도시된 바와 같이, 유입 유도관(10) 출구에서의 기체유속(V1)과 본체관(20) 출구에서의 기체유속(V2)과의 차이(ΔV=V1-V2)가 급격히 변화하는 시점을 의미한다. 즉, 기체에 포함된 물(H2O)이 상변화됨으로써 서리(frost)가 생성되며, 이러한 서리(frost)에 의하여 본체관(20)의 내경은 조금씩 좁아지게 되고, 따라서 유입 유도관(10) 출구측의 유속(V1)은 일정한 반면 본체관(20) 출구측의 유속(V2)은 점차 빨라지게 된다. 또한 생성된 서리(frost)가 본체관(20) 공간부를 모두 채우게 되면, 상호 약하게 결합하고 있는 서리(frost)의 일부는 유입 유도관(10) 출구측 유속(V1)에 의하여 상기 본체관(20)의 출구로 배출되어 출구측의 유속(V2)이 낮아지고, 결과적으로 ΔV가 감소하게 된다.Here, the saturation point of the phase-changed frost is the difference between the gas flow rate V1 at the outlet of the
상기와 같이 기체를 가온한 후 냉각시킴으로써 상변화된 서리(frost)가 포화점에 도달한 시점에서 측정한 본 발명 서리(frost)의 밀도를 표 1에 나타냈었다.Table 1 shows the inventive frost density measured at the time when the frost reached a saturation point by cooling the substrate after heating the substrate as described above.
< 실시예 2 >≪ Example 2 >
물(H2O)이 함유된 기체의 유입온도를 60℃로 온도를 조절하고, 이어서 상기 온도범위로 조절된 기체를 -30℃가 유지되는 본체관(20)으로 이송시키는 것 외에는 실시예 1과 동일하였다. Except that the inlet temperature of the gas containing water (H 2 O) was adjusted to 60 ° C, and then the gas adjusted to the above temperature range was transferred to the
< 실시예 3 >≪ Example 3 >
물(H2O)이 함유된 기체의 유입온도를 60℃로 온도를 조절하고, 이어서 상기 온도범위로 조절된 기체를 -40℃가 유지되는 본체관(20)으로 이송시키는 것 외에는 실시예 1과 동일하였다. Except that the inlet temperature of the gas containing water (H 2 O) was adjusted to 60 ° C and then the gas adjusted to the above temperature range was transferred to the
< 실시예 4 ><Example 4>
물(H2O)이 함유된 기체의 유입온도를 60℃로 온도를 조절하고, 이어서 상기 온도범위로 조절된 기체를 -50℃가 유지되는 본체관(20)으로 이송시키는 것 외에는 실시예 1과 동일하였다. Except that the inlet temperature of the gas containing water (H 2 O) was adjusted to 60 ° C and then the gas adjusted to the above temperature range was transferred to the
< 실시예 5 >≪ Example 5 >
물(H2O)이 함유된 기체의 유입온도를 100℃로 온도를 조절하고, 이어서 상기 온도범위로 조절된 기체를 -20℃가 유지되는 본체관(20)으로 이송시키는 것 외에는 실시예 1과 동일하다. Except that the temperature of the gas containing water (H 2 O) was adjusted to 100 ° C, and then the gas adjusted to the above temperature range was transferred to the
< 실시예 6 >≪ Example 6 >
물(H2O)이 함유된 기체의 유입온도를 100℃로 온도를 조절하고, 이어서 상기 온도범위로 조절된 기체를 -30℃가 유지되는 본체관(20)으로 이송시키는 것 외에는 실시예 1과 동일하였다. Except that the temperature at which the gas containing water (H 2 O) was introduced was adjusted to 100 ° C and then the gas adjusted to the above temperature range was transferred to the
< 실시예 7 >≪ Example 7 >
물(H2O)이 함유된 기체의 유입온도를 100℃로 온도를 조절하고, 이어서 상기 온도범위로 조절된 기체를 -40℃가 유지되는 본체관(20)으로 이송시키는 것 외에는 실시예 1과 동일하였다. Except that the temperature of the gas containing water (H 2 O) was adjusted to 100 ° C and then the gas adjusted to the above temperature range was transferred to the
< 실시예 8 >≪ Example 8 >
물(H2O)이 함유된 기체의 유입온도를 100℃로 온도를 조절하고, 이어서 상기 온도범위로 조절된 기체를 -50℃가 유지되는 본체관(20)으로 이송시키는 것 외에는 실시예 1과 동일하다. Except that the inlet temperature of water containing water (H 2 O) was adjusted to 100 ° C, and then the gas adjusted to the above temperature range was transferred to the
일반적으로 알려져 있듯이, 물의 밀도는 약 1g/mL, 얼음은 약 0.92g/mL인 반면, 본 발명 서리(frost)의 밀도는 0.11 내지 0.24g/mL 로서, 물이나 얼음에 비하여 약 1/10 ~ 1/5 정도에 불과한 것으로 나타났다. 즉, 본 발명의 물(H2O) 제거방법을 통하여 생성되는 서리(frost)는 결정입자들 사이에 공간부를 형성하기 때문에 밀도가 매우 낮고, 또한 이러한 공간부는 기체가 통과할 수 있는 통로로 작용하기 때문에 관로의 폐색을 최소화할 수 있다는 효과가 있다.As is generally known, the density of water is about 1 g / mL and the ice is about 0.92 g / mL, while the density of the frost according to the present invention is 0.11 to 0.24 g / mL, Only about one-fifth. That is, since the frost formed through the water (H 2 O) removal method of the present invention forms a space portion between crystal grains, the density is very low and the space portion acts as a passage through which the gas can pass It is possible to minimize the obstruction of the pipeline.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.Having thus described a particular portion of the present invention in detail, those skilled in the art will appreciate that these specific embodiments are merely preferred embodiments and that the scope of the present invention is not limited thereby, It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the invention, and that such modifications and variations are intended to fall within the scope of the appended claims.
10 : 유입 유도관
11 : 가온수단
20 : 본체관
21 : 냉각수단10: Inflow induction tube
11: heating means
20: Body tube
21: cooling means
Claims (1)
물(H2O)이 함유된 기체상 물질을 -20℃ 내지 -50℃로 냉각하는 단계;를 포함하여 이루어지되,
상기 냉각단계는,
상기 기체상 물질에 함유된 물(H2O)이 밀도가 0.11 내지 0.24 g/㎤ 로써, 물입자 사이에 공간부가 형성된 저밀도 서리로 상변화되는 단계;
상기 저밀도 서리가 일방향으로만 성장하는 단계; 및
성장된 상기 저밀도 서리가 유입되는 상기 기체상 물질과의 물리적 충격에 의해 끊어져서 배출되는 단계;를 포함하고,
상기 기체상 물질에는 초미세먼지, 질소산화물, 황산화물, 온실가스, 일산화탄소, 악취물질, 중금속 및 휘발성 유기화합물 중 어느 하나 이상의 오염물질을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 대기오염물질 측정분석을 위한 기체상 물질에 함유된 물(H2O)을 제거하는 방법.Heating the gaseous material containing water (H2O) to 60 占 폚 to 150 占 폚; And
And cooling the gaseous material containing water (H2O) to -20 DEG C to -50 DEG C,
The cooling step includes:
Water phase (H2O) contained in the gaseous phase is phase-changed to a low-density frost having a density of 0.11 to 0.24 g / cm < 3 >
Growing the low density frost only in one direction; And
Wherein the low density frost is blown off by a physical impact with the gaseous phase into which the grown low density frost flows,
Wherein the gas phase material comprises at least one contaminant of at least one of ultrafine dust, nitrogen oxides, sulfur oxides, greenhouse gases, carbon monoxide, odor substances, heavy metals and volatile organic compounds. A method for removing water (H2O) contained in a phase material.
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