بررسي تجربي و تحليلي مشخصه هاي عملكردي يك انژكتور فشاري- پيچشي سوخت سنگين

Experimental and Analytical Performance Features of a Pressure-Swirl Injector for Heavy Fuel Oil

در اين پژوهش، يك مدل از انژكتورهاي فشاري- پيچشي براي سيالي با لزجت زياد طراحي و ساخته شده است. اين پژوهش به مطالعه تاثير فشار و لزجت بر مشخصه هاي عملكردي انژكتور مي‌پردازد. اين موارد شامل دبي، ضريب تخليه، طول شكست، نيم زاويه مخروطي، توزيع دبي فضايي پاشش و ميانگين قطر قطرات مي‌باشد و تغييرات آن‌ها به‌صورت تابعي از اعداد رينولدز و وبر بيان شده است. از مازوت و آب كه داراي اختلاف ويسكوزيته زيادي هستند، به عنوان سيال عامل استفاده شده است. انجام تمامي آزمايش ها در شرايط استاندارد اتمسفريك مي باشد. براي تصويربرداري از ميدان پاشش، از روش عكس‌برداري سريع و روش نوردهي پس زمينه استفاده شده است. نتايج نشان مي دهد كه افزايش فشار باعث افزايش دبي مي شود. همچنين، نتايج نشان مي‌دهد كه با افزايش عدد رينولدز، زاويه مخروطي در ابتدا افزايش مي يابد و پس از آن-كه جريان كاملا توسعه يافته شد، زاويه پاشش ثابت باقي مي‌ماند. براي مازوت از عدد رينولدز 265 به بعد و براي آب از 104×5/7 به بعد زاويه پاشش ثابت مي ماند. همچنين، نتايج نشان مي‌دهد كه طول شكست رفتار مشابهي داشته و با افزايش عدد وبر ابتدا طول شكست كاهش يافته و سپس ثابت مي ماند. ابتدا، با افزايش عدد وبر براي مازوت تا عدد رينولدز حدود 50 و براي آب تا حدود 170 كاهش مي يابد و با توسعه كامل جريان، طول شكست ثابت مي ماند. از طرفي، نتايج نشان مي دهند كه ضريب تخليه تنها به شكل هندسي انژكتور وابسته نبوده و به نوع سيال و عدد رينولدز نيز وابسته است. ضريب تخليه با افزايش عدد رينولدز براي مازوت تا 200 و براي آب تا 104× 5 افزايش يافته و سپس ثابت مي ماند. اندازه‌گيري توزيع مكاني، عملكرد انژكتور را در جهت ايجاد اسپري به صورت يك مخروط توخالي تصديق مي‌كند.

In this study, a compressive duplex injector was designed, fabricated, and its operational characteristics were investigated. Effects of pressure and viscosity on injectorʹs operational characteristics (i.e., flow rate, discharge coefficient, break-up length, cone angel, spraying spatial distribution, and dropletsʹ mean diameter) were presented as a function of injectorʹs Reynolds and Weber numbers. Water and Mazut were employed as agent fluids due to their high viscosity differences. All experiments were carried out at atmospheric standard conditions. Picturing of spraying area was performed utilizing fast shooting, based on backlighting. The results showed increasing pressure would lead to raise in flow rate. Furthermore, raising Reynolds number leads to initial cone angel increase, then the spraying angel maintains constant as fully developed condition is dominated. The constant spraying angels are observed at Reynolds numbers above 265 and 7.5×104 for Mazut and water, respectively. Moreover, break-up lengths are decreased at the Weber numbers lower than 50 and 170 for Mazut and water respectively, followed by maintain constant as the flow pattern is developed. The results showed that discharge coefficient depends on Reynolds number and fluid material, in addition to injectorʹs geometry. The discharge coefficient is increased, as the Reynolds numbers raise to 200 and 5×104 for Mazut and water, respectively. The spatial distribution measurements showed significant performance of the injector for creating a hollow cone spray.