공기 양수 펌프는 재생 에너지 분야, 부식 및 마모 특성의 유체의 활용 등 높은 신뢰성과 낮은 유지보수 비용을 필요로 하는 분야에서 그 사용이 증대되고 있다. 본 연구에서는 소형 공기 양수 펌프의 성능 평가 및 기초 데이터를 얻기 위한 연구로, D=0.012~0.019m, L=0.933m인 배관의 침수 깊이(${\beta}$=0.55,0.60,0.65,0.70)에 따른 수치해석을 수행하였다. 수치 해석 및 실험 결과는 유사성을 뛰었으며, 펌프의 사양과 효율은 공기의 질량 유속 비, 침수 깊이 비와 양수 배관의 길이에 관한 함수로 나타났다. 그리고 최대 물과 공기 질량 유속의 비는 각 배관에서 서로 다른 침수 깊이의 비로 나타났으며, 공기 양수 펌프의 최대 효율이 발생되는 운전조건은 슬러그(slug)와 슬러그 교반 정도(slug-churn flow regime)에 따라 나타남을 알 수 있었다.
선회형 미립화기의 분무거동에 관한 논의는 현재 여러 연구자들에 의해 활발히 논의되고 있다. 본 연구에서는 이류체 내부혼합형 선회노즐의 특성을 파악하고자 공기와 액체의 질량 비를 바꿔가며 최적의 미립화 조건을 알아보기 위하여 실시되었다. 이를 위하여 분무 유동장의 평균속도, 파동속도 및 액적크기에 관한 비교를 정량적으로 분석하였다. 각 유동조건에 따른 지수함수를 만족하는 상관관계 또한 도출하였는데, 이는 질량 비에 관계없이 거의 동일함을 알 수 있었고, 질량비가 높을수록 선회 각이 30o인 경우가 미립화 특성이 가장 우수하였다. 따라서, 본 연구에서 이루어진 결과에서는 노즐의 형상이 분무유동에 미치는 여러 인자 중 가장 중요한 것이라 여겨진다.
본 연구는 기체/액체를 사용하는 Swirl injector에 의해서 형성된 Spray fan 사이의 간섭효과를 평가하기 위한 실험연구로서, 공급압력과 인젝터 사이의 거리를 변수로 하여 실험을 수행하였다. 사용되는 기체는 공기, 액체는 물을 사용하였으며, 분사된 물의 질량분포를 채집하여 Spray fan의 간섭효과를 평가하였다. 본 연구 범위에서 실험결과는 다음과 같다. 액체만 공급하여 형성된 두 개의 Spray fan이 충돌할 경우, 충돌점 하부에 질량이 집중적으로 포집되었고, 공급압력이 증가함에 따라 이러한 간섭현상은 감소하였다. 공기와 물이 동시에 공급될 경우에도 충돌점 하부에 질량이 집중되는 현상을 나타냈으나, 공기압력대 물 압력비가 증가함에 따라 이러한 간섭현상은 감소하였다.
화점높이 변화에 따른 회오리 화염의 질량감소속도와 공기유입속도를 알아보기 위하여 회오리 화염 연구에서 많이 사용되고 있는 인화성 액체인 메탄올과 노말 헵탄을 사용하였다. 용기의 재질은 스테인레스로 100mm ${\times}$ 100mm ${\times}$ 50mm 크기의 사각형으로 제작하여 연소실험에 사용하였다. 외부로부터 화염으로 의 공기유입속도는 화점의 높이를 0cm에서 30cm로 변화시켰을 때, 0cm의 높이에서 가장 빠른 공기유입속도를 나타냈으며, 동일한 화점의 높이에서는 다점풍속기의 높이가 30cm인 경우에 가장 빠른 평균 공기유입속도와 최대 공기유입속도를 나타내었다. 또한 메탄올과 노말 헵탄의 회오리 화염의 결과로부터 질량감소속도는 노말 헵탄이 메탄올에 비해 1.33~1.58배, 외부로부터 화염으로의 공기유입속도는 노말 헵탄이 메탄올에 비해 4.38~5.44배 각각 빠름을 알 수 있었다. 결론적으로, 회오리 화염에서 질량감소속도와 외부에서 화염으로의 공기유입속도는 화점의 높이가 증가할수록 감소하며, 같은 실험조건에서 시료의 고위/저위 발열량이 높을수록 증가한다는 것을 확인할 수 있었다.
본 논문에서는 2상 횡유동의 진동 메카니즘을 규명하기 위한 실험계획의 일환으로 실시된 실험으로 부터 튜브집합체의 추가질량(hydrodynamic mass)과 감쇠 (damping)에 대해 고찰하였다. 실험은 튜브배열과 피치 대 직경비(pitch-over-di- ameter:.rho./d)가 상이한 튜브집합체에 대해 2상 유체를 모의한 공기-물(air-water) 혼합물에서 수행하였다. 액체상태로부터 99%의 보이드율까지 변화된 2상 유체의 유량은 튜브가 유체탄성 불안정성 (fluidelastic instability)에 도달할 때까지 점진적으로 증가하였다.
An experimental study was carried out with an aerated nozzle. This nozzle was well known that the performance of the atomization is better than other ones even though the supplied air pressure is lower than that of them. The purpose of this investigation is to provide the essential information of the aerated nozzle from the nozzle exit. The experimental work was performed in order to analyze the characteristics of the overall flow field from the nozzle exit. The 2-D PDPA system was used to acquire the data in the concerned region. The characteristics of the mean velocity distribution, half-width, and SMD were mainly analyzed. Also the correlation between turbulent kinetic energy and SMD was described with ALR.
모사 추진제로 물과 공기를 사용하여 상압 상태에서 핀틀 인젝터의 개도가 액체-기체 분무에 미치는 영향을 실험적으로 연구하였다. 액체 공급 압력은 0.1 bar에서 1.0 bar 까지, 핀틀 개도는 0.2 mm에서 1.0 mm 까지의 다양한 분사 상태에서 유량 계수와 질량 유량을 계산하였다. 분사각은 역광 기법을 이용하여 얻어진 분사 이미지에서 측정하였다. 핀틀 개도가 0.2 mm인 경우 정상적인 액막이 형성되지 않았고, 비 균질한 분사를 보였다. 이는 연소실 내부에 연소 불안정을 가져올 수 있다. 핀틀 개도를 이용하여 계산된 운동량 플럭스 비는 분사각에 약한 상관관계를 갖고 있고, 운동량 비는 분사각과 강한 상관관계를 갖고 있다. 운동량이 증가할수록 분사각은 지수 함수적으로 감소하였고, 분사각은 약 40도로 수렴하였다.
This experimental study was to investigate spray angles and drop sizes in an external mixed twin-fluid swirl jet nozzle. Twin-fluid swirl jet nozzle with swirlers designed four swirl angles such as $0^{\circ},\;22.5^{\circ},\;45^{\circ},\;64.2^{\circ}$ was employed. A PDA system was utilized for the measurement of drop size and mean velocity. Water and air were used as the working fluids in this experiment. The mass flow rate of water was fixed as 0.03 kg/min, and air flow rates were controlled to have the air/liquid mass ratio from 1.0 to 6.0. As a result, swirl angle controlled to spray angles and drop sizes. It was found that swirl angle was increased with spray angle and with decreased SMD. However, the effect of swirl angle was reduced at large air/liquid mass ratio(Mr=6.0).
The purpose of this study is to present the atomization characteristics of 2-phase internal mixing nozzle. The obtained results are considered as the essential information of understanding the spray characteristics from the nozzle exit of an aerated nozzle. In this study, SMD and AMD are mainly measured at the distance of Z=10, 20, 50, 80, 120 and 170mm from the nozzle tip. The liquid flow rate was kept at 1.8g/s and the air feeding pressure was changed from 10kpa to 100kpa increasingly. The analysis of the acquired data was performed by 2-D PDPA system and in order to get the realibility, the number of data used in calculating the SMD & AMD were 10,000 samples.
Effervescent atomizer in which the liquid is ejected from nozzle with bubble caused by gas injection into the liquid is one of twin-fluid atomizers. Effervescent atomizer is operated with the lower injection pressure and the smaller air flow rate when compared with those of other twin-fluid atomizers. In this study, we attempted experiment study to investigate the atomization characteristics of effervescent atomizer related with the internal flow condition. The nozzle was made with acrylic material to investigate the nozzle internal flow. The macroscopic spray analysis was conducted with internal flow images and spray images. Furthermore, SMD was measured by using the laser diffraction method. According to this study, the internal flow condition changed from bubbly flow to annular flow as the air-liquid mass ratio(ALR) increases. At that time, the atomization characteristics were improved.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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