EXPERIMENTÁLNÍ ANALÝZA PROCESU ROZPADU KAPALINY U ŠUMIVÉ TRYSKY

EXPERIMENTAL ANALYSIS OF THE LIQUID BREAKUP PROCESS OF AN EFFERVESCENT ATOMIZER

dissertation

Czech

Práce pojednává o experimentálním výzkumu mechanismů rozpadu kapaliny při procesu rozprašování dvoumédiových trysek. První část výzkumné práce se zabývá porovnáním čtyř dvoumédiových trysek při provozu v energeticky efektivních režimech. Dvě zkoumané trysky jsou standardní konstrukce, šumivá a Y-jet, další dvě byly vyvinuty v rámci práce, tzv. CFT a inverzní šumivá tryska. Výsledky ukazují, že jediná tryska schopná generovat stabilní sprej za daných podmínek je inverzní šumivá tryska. Důvodem tohoto chování je specifický způsob rozprašování kapaliny, který je podobný způsobu rozprašování u šumivých trysek. Tento poznatek pak vedl k definici oblasti zájmu a cílů disertační práce a další výzkum se zabývá už pouze vybranou tryskou a daným mechanismem rozpadu kapaliny. Práce popisuje rozpad kapaliny na základě analýzy vysokorychlostních záznamů za použití různých metod zpracování obrazu (řádná pravoúhlá dekompozice, Fourierova transformace) a získané poznatky jsou kombinovány s analýzou rychlostního pole ve spreji spolu s měřením velikostí kapek. Velikostní a rychlostní charakteristiky spreje byly proměřeny pomocí fázového Dopplerovského anemometru a data byla následně zpracována ve vztahu k dynamice proudění ve spreji. Za použití kombinace zmíněných technik a zpracování dat bylo možné fyzikálně popsat mechanismus rozpadu kapaliny. Práce přináší nový náhled na rozpad kapaliny u šumivých trysek a ukazuje tak, že lze rozprašovat vysoce viskózní kapaliny i za nízkých tlaků a spotřebě injektovaného vzduchu.

The thesis deals with experimental research of mechanism of liquid breakup at twin-fluid atomizers. Four different atomizers were examined at the beginning of the research. Two of them were of standard design (Y-jet and effervescent nozzles), and the rest two atomizers were developed as a part of the thesis (so called CFT and inversed effervescent atomizers). Results show that only the inversed effervescent atomizer was capable of generating stable spray under examined conditions due to the specific breakup mechanism. This mechanism is similar to what was observed in effervescent atomizers. However, the mixing process inside the inversed effervescent atomizer is very different. The specific breakup mechanism was then defined as the main scope of the thesis. It was investigated by the high-speed imaging. The images were then processed by proper orthogonal decomposition and by fast Fourier transformation. Spray spatial development was examined using phase Doppler anemometer. The data was analyzed to describe the dynamics of the spray. A detailed description of the breakup mechanism is made from the combination of the experimental and post-processing techniques. The thesis brings new insight into the understanding of the liquid breakup mechanism and shows a potential for a further development of the inversed effervescent atomizer.

Inverzní šumivá tryska, primární atomizace, sekundární atomizace, sprej, dvou-fázový tok, bublinkový tok, dvoumédiová tryska.

Inversed effervescent atomizer, primary atomization, secondary atomization, spray, twin-fluid flow, bubbly flow, twin-fluid atomizer.

ZAREMBA, M.

24. 11. 2017

Brno

77