스태틱믹서(정적혼합기, Static mixer)

일반적으로, 두 유체를 빠르게 섞기 위해서는 두 유체를 한 공간에 두고 섞는 교반기(agitator)와 같이 동적인 방법도 있지만, 두 유체가 빠른 속도로 흐르고 있다면 두 유체가 어떤 공간을 지나치면서 자연스럽게 섞이도록 하는 방법도 있습니다. 바로 스태틱믹서를 이용하는 것입니다.

Static mixer

위의 그림과 같이, 어떠한 관 안에 유체의 흐름을 방해하지 않는 선에서 유체의 흐름이 서로 다른 방향으로 나누어 지나가게 함으로써 층류(laminar flow)를 난류(turbulent flow)로 바꾸는 것입니다. 보통 하나의 주된 스트림(stream)에 섞을 유체가 엘리먼트를 통과하기 직전에 유입되며, 엘리먼트를 통과한 이후에는 거의 균질하게 섞인 상태로 이동하게 됩니다.

 

아래의 그림에서, 스태틱믹서 내부의 유체 움직임을 통해 어떻게 유체가 섞이는지 확인하실 수 있습니다.

Mixing of fluids in static mixer

스태틱믹서를 통해 유체가 섞이는데는 크게 3가지 원리가 작용합니다.

 

분할: 유체가 관로 내부의 엘리멘트를 지남에 따라, 하나의 흐름을 가지던 유체가 나누어집니다. 이 때, 새로 유입되는 유체 또한 동일한 효과를 가지며 이들은 서로서로 그 흐름이 나뉘어지며 섞입니다.

 

전환: 엘리멘트의 형태에 따라 다를 수 있습니다. 그러나 대게, 관 외측의 유체가 관 내측으로 이동하거나 이 반대의 움직임을 가짐으로써 순차적으로 순환/교환됩니다.

 

반전: 엘리멘트의 방향을 서로 수직되게 설치함으로써, 유체의 회전방향을 바꾸어 난류의 흐름을 가지도록 유도합니다.