به دلیل پاشش مخروطی و راندمان پودر شدن بالا، از انژکتورهای پیچشی در کاربردهای متعددی مانند اتمیزه کردن سوخت و اکسیدکننده در محفظه احتراق موشک‌های با سوخت مایع استفاده می‌شود. دانستن پارامترهای موثر در عملکرد آنها برای بالا بردن کیفیت و بازده احتراق مورد توجه است. پارامترهای مهمی که بر رفتار انژکتور پیچشی موثرند شامل مشخصات هندسی (مانند قطر سوراخ‌ها و تعداد آنها) و نوع سیال (لزجت و چگالی) می‌باشد. درجه اتمیزاسیون یا ذره سازی، سرعت و قطر ذرات خروجی سوخت و اکسیدکننده در کیفیت و راندمان احتراق مؤثرند.]1[

در این بررسی، که مشخصات هندسی مدنظر بود، ابتدا یک انژکتور با زاویه پاشش مشخص (80 درجه) طراحی و دو نمونه یکسان از آن برای بررسی تکرارپذیری ساخت، ساخته شد. هر انژکتور دارای دو قطعه (محفظه چرخش فولادی و صفحه اریفیس برنجی) بود که در مجموع، چهار قطعه ساخته ‌شده چهار ترکیب مختلف از انژکتورها را به‌دست می‌داد. در ادامه با بررسی دبی‌ها و زوایای پاشش هر یک از چهار حالت در فشارهای مختلف، یک حالت که نزدیک‌ترین حالت به تئوری بود، برگزیده شد. توزیع های پاشش در این مرحله از هر دو قطعه نامطلوب بود.

در مرحله بعدی آزمایش دو انژکتور دیگر با زوایای پاشش 60 و 100 درجه طراحی و ساخته شد. در این مرحله از جنس آلومینیوم که نرم‌تر از فولاد بود، برای محفظه چرخش استفاده و در همین تغییر جنس مشاهده شد که دقت ساخت افزایش یافته و توزیع پاشش مناسب‌تر است. در کنار این موضوع، هدف از این مرحله از آزمایش بررسی اثر تغییر پارامترهای اندازه قطر سوراخ‌های ورودی و خروجی بود. با دو انژکتور طراحی شده و انژکتور مرحله قبل آزمایش سه محفظه چرخش و سه صفحه اریفیس با قطرهای مختلف در دست بود، که با آزمایش‌های انجام شده مشاهده شد که افزایش هر یک از پارامترهای قطر سوراخ ورودی و خروجی، منجر به افزایش دبی و زاویه پاشش انژکتور می‌شود. اما افزایش دبی (و نیز کاهش آن) محدود بوده و از یک نقطه به بعد تقریباً ثابت باقی می‌ماند.

واژه‌های كلیدی: انژکتور پیچشی، دبی انژکتور، زاویه مخروط پاشش، کیفیت و توزیع پاشش

فهرست مطالب

فصل 1: مقدمه  7

1-1- مقدمه.. 7

1-2- انواع انژکتورهای فشاری.. 9

1-2-1- انژکتورهای جت…. 9

1-2-2- انژکتورهای پیچشی… 10

       1-2-2-1- انژکتورهای پیچشی ساده.. 11

1-2-3- انژکتورهای جت-پیچشی… 13

1-3- خلاصه فصل.. 13

فصل 2: مروری بر ادبیات 14

فصل 3: طراحی 17

3-1- تئوری طراحی.. 17

3-1-1- تئوری سیال ایده‌آل.. 17

3-1-2- تئوری مایع لزج.. 24

3-2- روش طراحی.. 25

3-2-1- روند الگوریتمی طراحی انژکتور پیچشی ساده. 28

3-3- پارامترهای طراحی.. 29

3-4- خلاصه فصل.. 29

فصل 4: ساخت و آزمودن انژکتور 30

4-1- مقدمه.. 30

4-2- محاسبات طراحی و ساخت انژکتور.. 31

4-3- آزمودن انژکتور.. 34

4-3-1- اندازه‌گیری دبی… 35

4-3-2- اندازه‌گیری زاویه پاشش….. 38

4-3-3- اندازه‌گیری توزیع پاشش….. 41

4-4- خلاصه فصل.. 43

فصل 5: بررسی اثر تغییر پارامترها 45

5-1- مقدمه.. 45

5-2- طراحی و ساخت.. 45

5-3- بررسی کیفیت توزیع پاشش.. 46

 

5-4- بررسی اثر تغییر اندازه سوراخ ورودی مماسی.. 48

5-5- بررسی اثر تغییر اندازه سوراخ خروجی.. 50

5-6- خلاصه فصل.. 52

فصل 6: خلاصه نتایج  و پیشنهادها 53

6-1- مقدمه.. 53

6-2- بررسی عملکرد دو انژکتور مشابه.. 54

6-2-1- نتایج… 54

6-2-2- تحلیل خطا 54

6-2-3- پیشنهادها 55

6-3- بررسی اثر تغییر پارامترها.. 55

6-3-1- نتایج… 55

6-3-2- تحلیل خطا 56

6-4- پیشنهاد فعالیت های آتی.. 56

مراجع   57

پیوست‌ها 58

مقدمه
ابزاری که برای اتمیزه کردن مایع (یعنی تجزیه مایع به قطرات ریز) استفاده می­گردد، انژکتور نامیده می‌شود. انژکتور به بیانی ساده نوعی پاشنده است که جریان مایع را به اسپری تبدیل می‌کند. برای تعریفی جامع از انژکتور می‌توان گفت، انژکتور نوعی پمپ است که با بهره گرفتن از اثر ونتوری یک نازل همگرا–واگرا، انرژی فشاری سیال را به انرژی دینامیکی (سرعتی) تبدیل می‌کند. نام های دیگری مانند اتمایزر و اجکتور (تزریق کننده یا افشانک) نیز به آن تعلق گرفته است.

انژکتورها زمانی به‌کاربرده می‌شوند که نیاز به‌سرعت در پاشش سیال، مثلاً پاشش سوخت در محفظه احتراق، و یا نیاز به سطح تبادلی بیشتر با پیرامون باشد. به طور کلی هرگاه یک پاشش کنترل‌شده از سیال مد نظر باشد، از انژکتور استفاده خواهد شد.

برای اولین بار این وسیله توسط یک مهندس فرانسوی به نام  هنری گیفرد در سال 1858 میلادی اختراع شد. در شکل 1-1 یک نمونه از اتمایزر نشان داده شده است.

شکل 1-1-  شمایی از یک اتمایزر]1[

از اولین کاربردهای انژکتور می‌توان به لوکوموتیوهای بخار اشاره داشت که در آن‌ها از انژکتور برای پمپ کردن آب تغذیه‌ بویلر لوکوموتیو استفاده می‌شد.

انژکتورها در موارد متعددی کاربرد دارند که شاید متداول‌ترین مورد استفاده آنها در محفظه‌های احتراق باشد. اعم از اینکه در مورد یک خودرو صحبت شود یا اینکه در مورد محفظه احتراق موشک. در این نوع از انژکتورها سوخت به گونه‌ای پاشیده و اتمیزه می‌شود که بهترین راندمان سوختن در محفظه حاصل شود.

همچنین در مواردی که نیاز به خنک کاری بیشتری باشد می‌توان از انژکتور استفاده کرد تا با بهره گرفتن از سطح بیشتر ذرات آب، انتقال حرارت بالاتری حاصل شود. نمونه این استفاده در نیروگاه‌ها یافت می‌شود.

افت فشار در انژکتور به انرژی جنبشی تبدیل می‌شود، که  قاعده عملکرد انژکتورهای فشاری[1] با یک تخلیه ساده [2] یا تخلیه پیچشی[3] می‌باشد.

انژکتورهای فشاری در قیاس با دیگر انژکتورها به علت سادگی­شان بیش‌ترین استفاده را دارند، ولی برای بسیاری از مایعات لزج  مناسب نیستند و همچنین کیفیت عملکرد آن‌ها با افزایش دبی جریان کاهش می­یابد.

تقسیم‌بندی بنیادی این گروه از انژکتورها در سه نوع است : جت[4]،  پیچشی[5]،  جت-پیچشی[6].

انواع انژکتورهای فشاریانژکتورهای جت
نوع جت، ساده‌ترین مدل‌ها در طراحی است که خود به انواع simple atomizer ،group atomizer ،impinging jet atomizer ،blast atomizer   و fan atomizer تقسیم‌بندی می‌شود.