Journal of Korean Society of Occupational and Environmental Hygiene (한국산업보건학회지)

Korean Industrial Hygiene Association (한국산업보건학회)
권호 표지

Numerical Study for Influence of Crossdraft Directions and Magnitudes on Push-Pull Ventilation Systems

푸시풀 후드시스템의 방해기류 방향 및 세기의 영향에 관한 수치적 연구

  • Li, Xiao Yu (Department of Environmental Engineering Changwon National University) ;
  • Kim, Tae Hyeung (Department of Environmental Engineering Changwon National University) ;
  • Piao, Cheng Xu (Department of Environmental Engineering Changwon National University) ;
  • Ha, Hyun Chul (Ventech Corp)
  • Received : 2007.12.28
  • Accepted : 2008.06.27
  • Published : 2008.06.30
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

푸쉬-풀 환기시스템은 도금조와 같이 흡인해야 할 거리가 상대적으로 긴 경우에 많이 사용되고 있다. 그러나, 창문이나 출입문을 통한 방해기류가 푸쉬-풀 환기시스템의 오염물질 제어효율을 심각하게 훼손시키고 있다고 추측하고 있으나 이에 대한 세부적인 연구가 부족한 상태에 있다. 따라서, 본 연구에서는 전산유체역학(Computational fluid dynamics)을 이용하여 푸쉬-풀 환기시스템에서의 방해기류의 방향과 세기가 흡인효율에 어떠한 영향을 미치는지에 대해 평가해 보았다. 선형흡인효율(Linear capture efficiency) 방법을 이용하여 푸쉬-풀 환기시스템에서 가상의 개방조에서 발생한 오염물질이 푸쉬-풀 시스템에 의하여 포집되지 못하고 누출되는 구역이 어딘지를 찾아낼 수 있었다. 전산유체역학 컴퓨터시뮬레이션은 AIRPAK2.1 (FLUENT CODE) 소프트웨어를 사용하였다. 푸쉬-풀 후드시스템에 방해기류가 강하게 작용하면 상대적으로 강한 와류가 발생하는데, 일반적인 난류모델인 ${\kappa}-{\varepsilon}$모델은 와류현상을 충분히 보여주지 못한 반면에 RNG 모델을 사용했을 때 실험결과를 적절히 모사해낼 수 있었다. RNG 모델을 이용하여 세가지 방향, 즉 푸쉬에서 풀 방향으로, 풀에서 푸쉬 방향으로 그리고 그에 수직되는 방향으로 방해기류가 있을 때의 푸쉬-풀 환기시스템의 흡인효율을 분석하였다. 방해기류가 0.25m/s이하일 때에는 흡인효율이 거의 떨어지지 않았으나, 방해기류가 0.6m/s에서 흡인효율이 40-70%로 떨어짐을 알 수 있었다. 따라서, 방해기류를 감소시킬 수 있는 방안에 대해서도 연구를 해야 되겠지만, 방해기류 존재 하에서 충분한 흡인 효율을 유지할 수 있는 푸쉬-풀 후드 설계기준에 대한 연구도 필요할 것으로 판단된다.

Keywords

Acknowledgement

Supported by : Changwon National University

References

  1. ACGIH. American Conference of Governmental Industrial Hygienists. Industrial Ventilation -A Manual of Recommended Practice (25th ed.) ISBN 1-882417-52-6.; 2004
  2. Battista WP. Semi-lateral tank ventilation hood controls contaminant, cut costs. Heat. Piping Air Condition. v.19. 1947: 85-89
  3. Chen Q. : Comparison of different k-e models for indoor airflow computation. Numerical Heat Transfer, Part B, Fundamentals, v.28. 1995: 353-369 https://doi.org/10.1080/10407799508928838
  4. Chen Q. : Simplified diffuser boundary conditions for numerical room airflow models. Repor ASHRAE 1791 Tullie Circle, NE Atlanta.2001: 30329-2305
  5. Chern and Ma Chen-Hsuan : Numerical investigation and recommendations for push-pull ventilation systems. Journal of Occupational and Environmental Hygiene, v.4.2007: 184?197
  6. Conroy LM. et al, : An analytical, numerical, and experimental comparison of the fluid velocity in the vicinity of an open tank with one and two lateral exhaust slot hoods and a uniform crossdraft. Ann. Occup. Hyg., Vol. 44, No. 6, 2000: pp. 407- 419 https://doi.org/10.1016/S0003-4878(99)00111-8
  7. Ega and Silverman L. : Design of push-pull exhaust systems.Heat Ventil. v.10.1950: 73-78
  8. Flynn MR. et al : Three dimensional finite-element simulation of a turbulent push-pull ventilation system. Ann Occup Hyg; 39.1995: 573-589 https://doi.org/10.1016/0003-4878(95)00029-E
  9. Hama GM. : Supply and exhaust ventilation for metal picking operations. Air Cond. Heat Ventil.54.1957: 61-63
  10. Hughes RT. and Huebener, D.J. : Development of push-pull ventilation criteria. Division of Physical Sciences and Engineering, National Institute for Occupational Safety and Health, Cincinnati, Ohio.1982
  11. Huebener DJ. and Hughes R.T. : Development of push-pull ventilation. Am.ind.Hyg.AssJ.46. 1985:262-267 https://doi.org/10.1080/15298668591394789
  12. Kulmala Ilpo. : Numerical simulation of a local ventilation unit. Ann.Occup.Hyg., Vol.38, No.4, 1994:pp.337-349
  13. Kulmala Ilpo. : Numerical calculation of the capture efficiency of an unflanged circular exhaust opening. Ventilation 94, Proceedings of the 4thInternational Symposium on Ventilationfor Contaminant Control. Solna: Arbete och18.1994:.pp.339-334
  14. Loomans. M. : The measurement and simulation of indoor air flow. Ph.D. Dissertation, Eindhoven University of Technology, the Netherlands.1998
  15. Malin BS. : Practical pointers on industrial exhaust system. Heat Ventil. 42. 1945: 75- 82
  16. Marzal F. et al. : Methodologies for determining capture efficiencies in surfacetreatment tanks. AIHA Journal 64.2003:604-608 https://doi.org/10.1080/15428110308984852
  17. Marzal F. et al. : Determination and interpretation of total and transversal linear efficiencies in push-pull ventilation systems for open surface tanks. Ann. Occup. Hyg. Vol. 46, No. 7,2002: pp. 629-635 https://doi.org/10.1093/annhyg/mef078
  18. Robinson M. and Ingham DB.: Recommendations for the design of push-pull ventilation systems for open surface tank. Ann.occup.Hyg.,Vol.40, No.6,1996a: pp.693-704 https://doi.org/10.1016/S0003-4878(96)00011-7
  19. Robinson M and Ingham DB. . Numerical modeling of the flow patterns induced by a push-pull ventilation system. Ann Occup Hyg; Vol.40, No.6, 1996b: pp. 293?310
  20. Robinson,M, and Ingham DB. : Design and operating parameters for push-pull ventilation of open surface tanks. Int.J.Energy Res. 27. 2003: 757-770 https://doi.org/10.1002/er.914
  21. Rota R. et al. : Design guidelines for push-pull ventilation systems through computational fluid dynamics modeling. AIHAJ.62,2001:141-148 https://doi.org/10.1080/15298660108984616
  22. Song Se-Wook .et al : Evaluation of capture efficiencies of push-pull hood systems by crossdraft directions and velocities using smoking visualization technique. Korean Soc Occup Environ Hyg 15(1). 2005 ::36-44
  23. Song Se-Wook. : The evaluation of capture efficiencies of push-pull ventilation systems under crossdraft Ph.D.Dissertation, Department of Environmental Engineering, Changwon National University, Korea.2005