دوره 22، شماره 5 - ( اردیبهشت 1401 )                   جلد 22 شماره 5 صفحات 333-323 | برگشت به فهرست نسخه ها

‎ 10.52547/mme.22.5.323
‎ 20.1001.1.10275940.1401.22.5.2.5

XML English Abstract Print

Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
moosavian S D, mostofi zadeh A R, ghassemi H. Investigation of sub-cooling methods for discharged liquid nitrogen jet from injector. Modares Mechanical Engineering 2022; 22 (5) :323-333
URL: http://mme.modares.ac.ir/article-15-54750-fa.html
موسویان سید داود، موستوفی زاده علی رضا، قاسمی حجت. بررسی روش‌های مادون‌سردسازی جت‌ نیتروژن مایع خروجی از انژکتور. مهندسی مکانیک مدرس. 1401; 22 (5) :323-333

URL: http://mme.modares.ac.ir/article-15-54750-fa.html

بررسی روش‌های مادون‌سردسازی جت‌ نیتروژن مایع خروجی از انژکتور
سید داود موسویان1 ، علی رضا موستوفی زاده* 2، حجت قاسمی3
1- دانشجو، گروه هوافضا، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، شاهین شهر
2- دانشیار، گروه هوافضا، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر ، ar.mostofi@gmail.com
3- دانشیار، گروه هوافضا ، دانشکده مهندسی مکانیک ، دانشگاه علم وصنعت ایران
چکیده:   (1530 مشاهده)
یکی از مشکلاتی که در زمینه‌ی آزمایش شکست جت‌های مایعات زمستیک وجود دارد، حالت مایعات زمستیک خروجی از انژکتور است. در برخی کاربردها لازم است تا جت در حالت مایع مادون‌سرد باشد. اما در شرایط اتمسفر متعارفی جت خروجی از انژکتور به صورت دوفاز در می‌آید. در این پژوهش سعی گردید تا روش‌های مادون‌سرد سازی نیتروژن خروجی از انژکتور بررسی شود و یک روش ساده برای نیل به این مقصود ارائه و به کار برده شود. با این روش که بر پایه نگهداری در فشار کم استوار است، جت نیتروژن مایع مادون‌سرد با دما حدود 7 کلوین پایین‌تر از دمای اشباع به دست آمد. سپس رفتار جت‌ نیتروژن مایع، در محفظه‌ی آزمایش با فشار  اتمسفر آزمایشگاه و بالاتر ارزیابی شد. برای بررسی رفتار جت از عکس‌برداری سریع استفاده شده است. سرعت جت‌های نیتروژن مایع از 12 متر بر ثانیه تا 34 متر‌ بر ثانیه منطبق بر عدد رینولدز از 90000 تا 260000 تغییر داده شد. زمانی که جت نیتروژن مایع، در محیط با شرایط استاندارد تخلیه می‌شود، جت خروجی دوفاز و منبسط می‌گردد. هرچه اختلاف فشار انژکتور بیشتر شود میزان انبساط جت بیشتر می‌شود؛ طوری که در اختلاف فشار 6 و 13 بار قطر جت به ترتیب 5/1 و 3/3 برابر قطر انژکتور است. برای اختلاف فشارهای کمتر از 6 بار، جت اغلب به صورت بخار وارد محیط می‌شود. در محدوده‌ی سرعت آزمایش، در شرایط تامین شده برای مایع و محیط، شکست جت مایع مادون‌سرد، منجر به تولید قطرات بسیار ریزی می‌شود که منطبق بر انتظار از چنین مایعی است.
واژه‌های کلیدی: جت مایع، مایع زمستیک، مایع مادون‌سرد، نیتروژن مایع، ترمودینامیک جت مایع زمستیک
متن کامل [PDF 1535 kb]   (1442 دریافت)    
نوع مقاله: پژوهشی اصیل | موضوع مقاله: ترمودینامیک
دریافت: 1400/5/19 | پذیرش: 1400/11/12 | انتشار: 1401/2/10
فهرست منابع
1. O.H. Mayer, H.A. Schik, B. Vielle, C,Chauveau, I, Gokalp, D.G. Tallay, and R.D. Woodward, ʻAtomization and breakup of cryogenic propellants under high-pressure subcritical and supercritical conditions ʼ, Journal of propulsion and power 14 (1998) 1-8. [DOI:10.2514/2.5250]
2. B. Chehroudi, D. Talley, and E. Coy, ʻInitial growth rate and visual characteristics if a round jet into a sub- to supercritical environment if relevance to rocket, gas turbuine, and diesel enginesʼ, 37th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, Reno, American, 11-14 January (1999) 1-8 . [DOI:10.2514/6.1999-206]
3. B. Chehroudi, R. Cohn, and D. Talley, ʻ Cryogenic shear layers: experiments and phenomenological modeling of the initial growth rate under subcritical and supercritical conditions ʼ, International journal of heat and fluid flow 23 (2002) 554-563. [DOI:10.1016/S0142-727X(02)00151-0]
4. B. Chehroudi, D. Talley, and E. Coy, ʻVisual characteristics initial growth rate of round Cryogenic jets at subcritical and supercritical pressuresʼ, Physics of fluids 14 (2002) 1-12. [DOI:10.1063/1.1421103]
5. H. Tani, S. Teramoto, and K. Okamoto, ʻHigh-speed observations of cryogenic single and coaxial jets under subcritical and transcritical conditionsʼ, Exprimental fluids (2015) 1-13. [DOI:10.1007/s00348-015-1956-0]
6. L. Li, M. Xie, W. Wie, M. Jia, and H. Liu, ʻCharacterization of flashing phenomena with cryogenic fluid under vacuum conditionʼ, Journal of propulsion and power (2016) 1-11.
7. L. Li, M. Xie, W. Wie, M. Jia, and H. Liu, ʻNumerical investigation on cryogenic liquid jet under transcritical and supercritical conditionsʼ, Cryogenics 89 (2018) 16-28. [DOI:10.1016/j.cryogenics.2017.10.021]
8. K. Lyras, S. Dembele, D.P. Schmidt, and J.X. Wen, ʻNumerical simulation of subcooled and superheated jets under thermodynamic non-equilibriumʼ, International journal of multiphase flow (2018) 1-21. [DOI:10.1016/j.ijmultiphaseflow.2018.01.014]
9. X. Wu, Z. Huang, S. Zhang, and R. Li, ʻDetached eddy simulation of the flow field and heat transfer in cryogenic nitrogen jet ʼ, International journal of heat and mass transfer 150 (2020) 1-19. [DOI:10.1016/j.ijheatmasstransfer.2019.119275]
10. J. Ma, H. Liu, L. Liu, and M. Xie, ʻSimulation study on the cryogenic liquid nitrogen jets: Effects of equations of state and turbulence models ʼ, Cryogenics 117 (2021) 1-12. [DOI:10.1016/j.cryogenics.2021.103330]
11. D. Poulikakos, (1993) ʻDetermination of Structure Temperature and Concentration of the Near Injector Region of Impinging Jets Using Holographic Techniquesʼ, Proc. of the AFOSR Contractors Meeting.
12. E.W. Lemmon, I.H. Bell, Huber, M.L. McLinden, ʻM.O. NIST Standard Reference Database 23: Reference Fluid Thermodynamic and Transport Properties-REFPROPʼ, Version 10.0, National Institute of Standards and Technology, Standard Reference Data Program, Gaithersburg, 2018.
13. N. Dombrowski, and P.C. Hooper, ʻA Study of the Sprays Formed by Impinging Jets in Laminar and Turbulent Flowʼ, Fluid Mech. 18 (1964) 392-398. [DOI:10.1017/S0022112064000295]
14. Huimin, L. ʻScience and Engineering of Dropletsʼ, Noyes Publication Park Ridge, (1981) New Jersey, U.S.A.
ارسال نظر درباره این مقاله : نام کاربری یا پست الکترونیک شما:
CAPTCHA
ارسال پیام به نویسنده مسئول

بازنشر اطلاعات
Creative Commons License این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است.