Choi, Sang In;Feng, Jia Ping;Seo, Ho Suk;Jo, Young Min;Lee, Hyun Chang
Korean Journal of Chemical Engineering
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v.35
no.11
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pp.2164-2171
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2018
Heavy duty diesel vehicles deteriorate urban air quality by discharging a large volume of air pollutants such as soot and nitrogen oxides. In this study, a newly introduced auxiliary device a fuel activation device (FAD) to improve the combustion efficiency of internal engines by utilizing the cavitation effect was closely investigated by the fluid flow mechanism via a numerical analysis method. As a result, the FAD contributed to fuel atomization from the injection nozzle at lower inlet pressure by reducing the pressure energy. The improved cavitation effect facilitated fuel atomization, and ultimately reduced pollutant emission due to the decrease in fuel consumption. The axial velocity along the flow channel was increased 8.7 times with the aid of FAD, which improved the primary break-up of bubbles. The FAD cavitation effect produced 1.09-times larger turbulent bubbles under the same pressure and fuel injection amount than without FAD.
Six shear coaxial injectors with different recess length and taper angle were manufactured. Cold-flow tests on the injectors were performed at room temperature and pressure using water and air as simulants. By changing the water mass flow rate and air mass flow rate, spray images were taken under single-injection and bi-injection. Breakup length and spray angle were analyzed from instantaneous and averaged spray images using image processing techniques. For all the injectors, the breakup length generally decreased as the momentum flux ratio increased at the same gas mass flow rate. The injectors with 7.5° taper angle usually had the longest breakup length and the smallest spray angle. When the taper angle was 15° or more, it hardly affected breakup length and spray angle. The recess length did not influence breakup length but its effect on spray angle depended on the taper angle.
Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.21
no.5
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pp.88-96
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2017
As a part of the development procedures of scramjet engine with a regenerative cooling system, this experiment was performed using air-assist type injectors for scramjet engine. Two types of injectors were used in this experiment with the 90 and 60 degrees of the injection angle to the main flow. Mie-scattering was used for spray visualization and PDPA was used for the measurement of the atomization characteristics. It was found that increasing the pressure of supplied gas and the distance from nozzle tip led to the enhancement atomization characteristics and the injector with 60 degrees injection angle has better atomization characteristics than 90 degrees injector.
The purpose of this study is to investigate the break-up characteristics by taking advantage of a two-phase coaxial nozzle. Air and water are utilized as working fluids and the mass ratio air/water has been controlled to characterize the atomization, diffusion and development of mixing process. By way of a photographic technique, conventional developing structures and diffusion angles have been analyzed systematically with variations of mass ratios. The turbulent flow components of the atomized particles were measured by a two channel LDV system and the data were treated by an on-lined measurement equipment. According to the photographic results the spreading angles decreased because the axial inertia moment was relatively higher than the lateral one with respect to the increase of mass ratio. It is found the jet flow diffuses linearly in a certain limit region while the atomizing characteristics, in terms of the distributions of particle diameters did not show particular differences. It may be expected that these fundamental results can be used as reference data in studying the atomization, breakup and diffusions.
In the present work, a series of experiments have been performed on electro-hydrodynamic atomization of non-conducting liquid using a charge injection type nozzle. Effects of liquid flow rate, input voltage, and distance between the needle and the ground electrode (nozzle-embedded metal plate) have been examined. For fixed electrode distances, total and spray currents increase with increase of liquid flow rate and input voltage. When the distance between the needle and the ground electrode becomes closer, total, leakage and spray current increase, but the onset voltage for dielectric breakdown decreases. When the electric field strength of the liquid jet exceeds that for the air breakdown, a portion of the electric charges in the liquid jet is dissipated into the ambient air, and the charge density shows a limiting value. Atomization quality can be improved by increasing the flow rate because the higher charge density is achieved with the larger liquid velocity in addition to the enhanced aerodynamic effect.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.28
no.11
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pp.1376-1383
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2004
In the present work, a series of experiments have been performed on electro-hydrodynamic atomization of non-conducting liquid using a charge injection type nozzle. Effects of liquid flow rate, input voltage, and distance between the needle and the ground electrode (nozzle-embedded metal plate) have been examined. For fixed electrode distances, total and spray currents increase with the increase of liquid flow rate and input voltage. When the distance between the needle tip and the ground electrode becomes closer, the total, leakage and spray currents increase, while the onset voltage for the dielectric breakdown decreases. When the electric field strength of the liquid jet exceeds that for the air breakdown, a portion of the electric charges in the liquid jet is dissipated into the ambient air, and the charge density shows a limiting value. Atomization quality can be improved by increasing the liquid flow rate due to the higher charge density and the enhanced aerodynamic effect.
The effect of the working fluid flow conditions and nozzle geometry on the spray performance of a twin-fluid nozzle used in Selective Catalytic Reduction is investigated experimentally. The liquid pressure is varied in the range of 0.3atm to 1.5atm and the air pressure is varied from the 0.5atm to 3.0atm. relative position between liquid nozzle(internal nozzle) and air nozzle(external nozzle) tip changes front 1mm inside the air nozzle to 1mm outside the air nozzle. The orifice diameter of the air nozzle is varied with 5mm. 6mm and 7mm. Spray visualization is realized with CCD-Camera. SMD(Sauter Mean Diameter) and mean particle velocities are measured by PDPA(Phase Doppler Particle Analyzer) under various experimental conditions. The measuring point is 300mm away from the nozzle tip in the downstream spray. The experimental results are that spray angle is depended air flow rate because nozzle diameter, air pressure and nozzle tip relative positions are related air flow rate. SMD is depended air flow rate and water flow rate. Also, SMD is increased when water flow rate is bigger. SMD is decreased when Air flow rate is bigger.
The atomization characteristics of air-assist atomizer which is surrounded by a coflowing airstream is investigated. The air-assist, coflow air stream had swirl imparted to them in the same direction with 45 degree's angle swillers. The fuel and air entered the combustor at ambient temperature and the combustor was operated in an unconfined environment. Diesel fuel was used for all the experiments. Drop size and mean velocity are reported for certain distances downstream from the nozzle. The droplet size and velocity measurements were performed using a two-component phase/Doppler particle analyzer and velocity profiles across the entire flowfield are presented.
Droplet sizes produced from a mist blower should be adequate to get highly biological effects with a reasonable level of work performance. However the droplet sizes from the conventional nozzles of the mist blower were around VMD 95 to 469$\mu$ which were relatively large as compared with the recommended droplet sizes in liquid flow rate of 17.2 m$/ell$s with air flow rate of 16660$m^3$/s on the maximum travel distance of about 4.0 m. The velocity of air stream at the point where two fluids, air and liquid, impact each other, was tried to maximize as much as possible in order to enhance the atomization performance of a newly designed twin fluid nozzles with the same or better level of performance of the conventional mist blower, The configuration of nozzle orifice should be designed to enlarge the contact area between air and liquid to enhance the atomization.
Kim, E.S.;Kang, S.M.;Choi, Y.J.;Kim, D.J.;Lee, J.K.;Rho, B.J.
한국전산유체공학회:학술대회논문집
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2008.03b
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pp.54-60
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2008
The atomization characteristics of the dual air supplying twin-fluid nozzle were investigated experimentally using PIV and PDA systems. The two-fluid nozzle is composed of three main parts: the feeding injector to supply fluid that is controlled by a PWM (pulse-width modulation) mode, the adaptor as a device with the ports for supplying the carrier and assist air and the main nozzle to produce the spray. The main nozzle has the swirl tip with four equally spaced tangential slots, which give the injecting fluid an angular momentum. The angle of the swirl tip varied with 0$^{\circ}$ 30$^{\circ}$, 60$^{\circ}$ and 90$^{\circ}$, and the ratios of carrier air to assist air and ALR(total air to liquid) were 0.55 and 1.23, respectively. The macroscopic behavior of the spray was investigated using PIV system, and the mean velocity, turbulent intensity and SMD distributions of the sprays were measured using PDA system. As the results, the mean axial velocity at the spray centerline decrease with the increase of the swirl angle. The turbulent intensities of the axial and radial velocity were increased with the increase of the swirl angle. The mean SMD (Sauter mean diameter) of the radial direction along the axial distance shows the lowest value at the swirl angle of 60$^{\circ}$.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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