The Twin-fluid Swirl Nozzles are used in many parts of the industry to produce homogeneous spray. This study is to investigate the effects of outer air swiller and inner water swiller on atomization of liquid.. The experiment was carried out with increasing air-flow rate at constant liquid-flow rate...
The Twin-fluid Swirl Nozzles are used in many parts of the industry to produce homogeneous spray. This study is to investigate the effects of outer air swiller and inner water swiller on atomization of liquid.. The experiment was carried out with increasing air-flow rate at constant liquid-flow rate and with changing outer air swiller angle and inner water swiller angle. A Particle Dynamics Analyzer(PDA) was used to measure drop size, mean and ms values of axial velocity, number density and Sauter mean diameter(SMD). The axial mean velocity and SMD of droplets were measured along the center line and radial directions. It was found that the higher air flow-rate resulted in the smaller Sauter mean diameter of liquid spray and the higher axial mean velocity of droplets. This experimental results will be conveniently used for the preliminary design stage of twin-fluid nozzle development.
The Twin-fluid Swirl Nozzles are used in many parts of the industry to produce homogeneous spray. This study is to investigate the effects of outer air swiller and inner water swiller on atomization of liquid.. The experiment was carried out with increasing air-flow rate at constant liquid-flow rate and with changing outer air swiller angle and inner water swiller angle. A Particle Dynamics Analyzer(PDA) was used to measure drop size, mean and ms values of axial velocity, number density and Sauter mean diameter(SMD). The axial mean velocity and SMD of droplets were measured along the center line and radial directions. It was found that the higher air flow-rate resulted in the smaller Sauter mean diameter of liquid spray and the higher axial mean velocity of droplets. This experimental results will be conveniently used for the preliminary design stage of twin-fluid nozzle development.
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문제 정의
본 실험에서는 이 유체의 선회각도 및 기액유량비에 따른 이 유체 선회노즐의 분무 특성을 조사하기 위하여 액적의 속도와 입경을 동시에 측정하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
제안 방법
예비실험을 통해 분무의 대칭성을 확인하여. x-y 단면의 1/4 분면에 대해서 액적의 크기와 속도를 측정하였다. 측정 위치는 z=10mm, 30mm, 50mm, 70mm, 100mm에서 x, y 방향으로 2mm 간격으로 분무가 도달하는 위치까지 측정하였다.
연료 분무의 혼합 특성을 강화하기 위해 이 유체 노즐 내부의 공기와 액체에 선회에 가할 수 있는 선회장치를 부착하였다. 공기를 선회시키는 선회기의 선회 각은 0° , 20° , 45°이며, 액체를 선회시키는 선회기의 선회각은 0° , 45°로 설계 제작되었다. 본 연구에서 설계제작한 이 유체 선회노즐의 재질은 부식 방지 및 제작의 용이성을 위하여 황동으로 제작되었으며 공기와 액체가 노즐내부에서 혼합되어 분사되는 내부 혼합형 이유체 선회노즐이며, 본 실험에 사용된 액체는 상온의 수돗물로써 필터로 여과한 후 사용하였으며, 펌프와 대형물통을 배관으로 연결하여 순환식으로 노즐에 물을 공급하도록 하였으며 노즐에 공급되는 공기는 압축기로 가압한 후 regulator와 니들 밸브로 조절하고 공기유량계를 통해서 노즐로 투입되어 대기 중으로 분사된다.
본 연구에서 설계제작한 이 유체 선회노즐의 재질은 부식 방지 및 제작의 용이성을 위하여 황동으로 제작되었으며 공기와 액체가 노즐내부에서 혼합되어 분사되는 내부 혼합형 이유체 선회노즐이며, 본 실험에 사용된 액체는 상온의 수돗물로써 필터로 여과한 후 사용하였으며, 펌프와 대형물통을 배관으로 연결하여 순환식으로 노즐에 물을 공급하도록 하였으며 노즐에 공급되는 공기는 압축기로 가압한 후 regulator와 니들 밸브로 조절하고 공기유량계를 통해서 노즐로 투입되어 대기 중으로 분사된다. 공기의 불순물을 제거하기 위하여 공기여과기와 수분을 제거하기 위한 제습장치를 부착하였다.
따라서, 본.연구에서는 내부 혼합형 이유체 선회 분사 노즐을 직접 제작하였고, 공기 및 물의 선회기의 각도 및 기액유량비의 변화에 따른 축 방향 거리에 대하여 분무의 축방향 평균속도, SMD, 난류강도를 분석하였다.
공기와 .연료 분무의 혼합 특성을 강화하기 위해 이 유체 노즐 내부의 공기와 액체에 선회에 가할 수 있는 선회장치를 부착하였다. 공기를 선회시키는 선회기의 선회 각은 0° , 20° , 45°이며, 액체를 선회시키는 선회기의 선회각은 0° , 45°로 설계 제작되었다.
측정 위치의 표기는 노즐 선단에서 중심점을 원점(x=O, y=O)으로 하는 좌표계이다. 예비실험을 통해 분무의 대칭성을 확인하여. x-y 단면의 1/4 분면에 대해서 액적의 크기와 속도를 측정하였다.
x-y 단면의 1/4 분면에 대해서 액적의 크기와 속도를 측정하였다. 측정 위치는 z=10mm, 30mm, 50mm, 70mm, 100mm에서 x, y 방향으로 2mm 간격으로 분무가 도달하는 위치까지 측정하였다. 노즐에 공급되는 액체는 물이며, 공급 되는 기체는 공기를 이용하였으며, 공급되는 물의 유량은 100cc/min으로 일정하게 하였으며, 공급되 는 공기의 유량은 6 «/min, 10«/min, 15(! /min 되도록 조절하였다.
대상 데이터
레이저는 Ar-ion 레이저가 사용되었으며 이 Ar-ion 레이저의 최대 출력은 5W이고, 실험 시사용 출력은 2W로 하였다. 실험에 사용된 PDA 장치는 2차원 측정 장비로서 최적의 산란 신호를 얻기 위하여 측정 체적 에서 산란 각도를 30° 로하여 산란 신호인 도플러 버스트 신호를 받게 하였다.
l은 본 연구에 사용된 실험장치를 나타낸다. 본 실험에 사용된 실험 장치의 구성은 크게 두 부분, 즉 분 사계, PDA 시스템으로 나눌 수 있다. 분 사계는.
공기를 선회시키는 선회기의 선회 각은 0° , 20° , 45°이며, 액체를 선회시키는 선회기의 선회각은 0° , 45°로 설계 제작되었다. 본 연구에서 설계제작한 이 유체 선회노즐의 재질은 부식 방지 및 제작의 용이성을 위하여 황동으로 제작되었으며 공기와 액체가 노즐내부에서 혼합되어 분사되는 내부 혼합형 이유체 선회노즐이며, 본 실험에 사용된 액체는 상온의 수돗물로써 필터로 여과한 후 사용하였으며, 펌프와 대형물통을 배관으로 연결하여 순환식으로 노즐에 물을 공급하도록 하였으며 노즐에 공급되는 공기는 압축기로 가압한 후 regulator와 니들 밸브로 조절하고 공기유량계를 통해서 노즐로 투입되어 대기 중으로 분사된다. 공기의 불순물을 제거하기 위하여 공기여과기와 수분을 제거하기 위한 제습장치를 부착하였다.
출력은 2W로 하였다. 실험에 사용된 PDA 장치는 2차원 측정 장비로서 최적의 산란 신호를 얻기 위하여 측정 체적 에서 산란 각도를 30° 로하여 산란 신호인 도플러 버스트 신호를 받게 하였다. 그리고.
노즐에 공급되는 액체는 물이며, 공급 되는 기체는 공기를 이용하였으며, 공급되는 물의 유량은 100cc/min으로 일정하게 하였으며, 공급되 는 공기의 유량은 6 «/min, 10«/min, 15(! /min 되도록 조절하였다. 측정값은 측정 체적을 통과한 5000개 액적의 평균값으로 하였다.
성능/효과
(1) 공기 선회 각이 클수록 축하방향 속도는 적었으며. SMD는 45° 일 때가 가장 작았다,
(2) 내부와 외부에 선회를 주었을 경우가 그렇지 않은 경우보다 축 방향 속도도 적었으며, SMD 역시 작았다.
(3) 난류 강도는 중심보다 분무군 외측에서높다.
(4) 공기 유량의 영향은 공기 유량이 많을수록 축하방향 속도가 컸으며, SMD는 작았다.
(5) 분무가장자리에서의 속도분포의 변화가 거의 없으며 축하 방향 속도는 하류로 갈 수록공기량의 지배를 많이 받았다.
미립 화 공기량이 증가할수록 액적의 속도는 증가하고, 분무외곽으로 갈수록 축하방향으로 갈수록 액적의 속도는 감소하는 것을 알 수 있다.
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