Y-jet nozzle has various advantages over other twin-fluid nozzles and are used in industrial boilers. However, it costs large energy consumption because of assisted air and its design is complex. The Y-jet nozzle is consisted of a liquid and gas port and a mixing chamber. The diameter of the port and the length of the mixing chamber greatly affect spray and atomization characteristics, therefore, they are the most important factors in nozzle design. In this study, The experimental setup is consisted of a laboratory scale spray system. The characteristics of the Y-jet nozzle according to the design parameters were observed. As a result, it was found that the length of the mixing chamber did not have effect on the flow rate and the choking condition. The droplet size was measured using a Malvern type measuring device. In addition, measurements were conducted in the front and the right directions of the nozzles. Based on the results, the SMD View Ratio is defined. It is the asymmetrical design characteristics of the Y-jet nozzle.
Effects of ambient geometry on the liftoff characteristics are experimentally studied for nonpremixed turbulent jet flames. To clarify the inconsistency of the nozzle diameter effect on the liftoff height, the ambiences of finite and infinite domains are studied. For nonpremixed turbulent jet issuing from a straight nozzle to infinite domain, flame liftoff height increases linearly with nozzle exit mean velocity and is independent of nozzle diameter. With the circular plate installed on the upstream of nozzle exit, flame liftoff height is lower with plate at jet exit than without, but flame liftoff characteristics are similar to the case of infinite domain. For the confined jet having axisymmetric wall boundary, the ratio of the liftoff height and nozzle diameter is proportional to the nozzle exit mean velocity demonstrating the effect of the nozzle diameter on the liftoff height. The liftoff height increases with decreasing outer axisymmetric wall diameter. At blowout conditions, the blowout velocity decreases with decreasing outer axisymmetric wall diameter and liftoff heights at blowout are approximately 50 times of nozzle diameter.
An experimental study was performed to investigate the liquid jet breakup of a circular nozzle and elliptical nozzles. Furthermore Numerical simulation was attempted to investigate the internal flow structure in the circular and elliptical nozzles. This study showed that the disintegration characteristics of the liquid jet of elliptical nozzles were much different from those of the circular nozzle. The liquid jet issued from the elliptical nozzles became more unstable at the same injection pressure. Surface breakup was observed at the jet issued from the elliptical nozzles with the increase of injection pressure. The disintegration of the liquid jet of elliptical nozzles was related with the internal flow structure which is revealed from the numerical simulation.
The objective of this is to experimentally investigate the effect of mixed jet on the oxygen transfer characteristics with the primary nozzle area ratio of an annular nozzle ejector for the application of a microbial fuel cell. A direct visualization method with a high speed camera system was used to capture the horizontal mixed jet images, and a binarization technique was used to analyze the images. The clean water unsteady state technique was used for the oxygen transfer measurement. The air-water mixed jet discharging into a water tank behaved similar to a buoyancy or horizontal jet with the primary nozzle area ratio. It was found that an optimum primary nozzle area ratio was observed where the oxygen transfer performance reached its maximum value due to the decrease of air volume fraction and the increase of jet length and air bubble dispersion.
An experimental investigation is presented to study the effect nozzle spacing, jet to plate spacing and Reynolds number on the local heat transfer to normally upward impinging submerged circular water jets on a flat heated surface. Nozzle arrays are a single jet(nozzle dia. = 8 mm), a row of 3 jets(nozzle dia. = 4.6 mm, nozzle spacing = 37.5 mm) and a row of 5 jets(nozzle dia. = 3.6 mm, nozzle spacing = 25 mm), and jet to plate spacing ranging from 16∼80 mm(H/D = 2∼10) is tested. Reynolds number based on single jet exit condition is varied 30000∼70000($V_o$ = 3∼7 m/s). Except for the condition of H/D = 10, the average Nusselt number of multi-jet is higher than that of single jet. For H/D = 2, average Nusselt number is increased by 50.3∼82.5% for a row of 3 jets and by 52.9∼65.2% on a row of 5 jets when compared to the average Nusselt number on the single jet.
The effects of nozzle-lip thickness on the relationship between screech tone and broadband shock-associated noise were experimentally investigated using a convergent-divergent nozzle with a design Mach number of 2.0. Overall sound pressure levels (OASPL) and noise spectra were obtained at far-field locations. Schlieren optical system was used to visualize the flow-fields of supersonic jets. A baffle plate was installed at the exit of the nozzle and its size was varied to obtain different nozzle-lip thicknesses. Experiment was carried out over a wide range of nozzle pressure ratios from 2.0 and 18.0, which corresponds to over- and under-expanded conditions. The results obtained clearly show that the screech tones are influenced by the nozzle-lip thickness. It is found that the screech tone and its peak amplitude are strongly dependent on whether the jet is over-expanded and under-expanded at the nozzle exit.
The water jet impingement cooling is one of the techniques to remove the heat from high heat flux equipments. Local heat transfer of the confined water impinging jet and the effect of nozzle collar to enhance the heat transfer are investigated in the fee surface jet and submerged jet. Boiling is initiated from the farthest downstream and increase of the wall temperature is reduced with developing boiling, forming the flat temperature distributions. The reduction in the nozzle-to-surface distance fur H/W$\le$1 causes significant increases and distribution changes of heat transfer. Developed boiling reduces the differences of heat transfer for various conditions. The nozzle collar is employed at the nozzle exit. The distances from heated surface to nozzle collar, Hc are 0.25W, 0.5W and 1.0W. The liquid film thickness is reduced and the velocity of wall jet increases as decreased spacing of collar to heated surface. Heat transfer is enhanced fur region from the stagnation to x/W$\~$8 in the free surface jet and to x/W$\~$5 in the submerged jet. For nucleate boiling region of further downstream, the heat transfer by the nozzle collar is decreased in submerged jet comparing with higher velocity condition. It is because the increased velocity by collar is de-accelerated downstream.
The heat transfer characteristics of free surface water jet impinging normally against a flat uniform heat flux surface were investigated. This deals with the effect of three nozzle configurations (Cone type, Reverse cone type, Vertical circular type) on the local and the average heat transfer. Heat transfer measurements were made for water jet issuing from a nozzle of which exit diameter 8 mm. The experimental conditions investigated are Reynolds number range of 27000 ~ 70000( $V_{O}$=3 ~ 8 m/s), nozzle-to-target plate distances H/D=2 ~ 10, and radial distance from the stagnation point r/D ~ = 0 ~ 7.42. For all jet velocities of H/D=2, the local Nusselt number decreased monotonically with increasing radial distance. However, for H/D from 4 to 10, and for the jet velocity $V_{O}$.geq.7 m/s for Cone type nozzle and $V_{O}$.geq.6 m/s for the other type nozzles, the Nusselt number distributions exhibited secondary peaks at r/D=3 ~ 3.5. For Reverse cone type nozzle and Vertical circular nozzle, the maximum stagnation point heat transfer and the maximum average heat transfer occurs at H/D=8. But for the Cone type nozzle, the maximum stagnation and average heat transfer occurs at H/D=10, 4, respectively. From the optimum nozzle-to-target plate distance, the stagnation and the average heat transfer reveal the following ranking: Reverse cone type nozzle, Vertical circular type nozzle, Cone type nozzle.ozzle.
In a previous paper, we have examined the effects of nozzle configuration and jet to jet spacing on the heat transfer of 1 row of circular water jets. In this paper, experiments have been conducted to obtain the effects of nozzle to target plate distances on the heat transfer of 1 row of 3 jets and 1 row of 5 jets. The nozzle configurations are Cone type, Reverse cone type and Vertical circular type. Nozzle to target plate distance H was varied from 16 mm(H/D=2) to 80mm(H/D=10). For fixed value of mass flow rate and nozzle to target plate distance, larger values of average Nusselt number were obtained for the smaller jet to jet spacing. For the array of water jets, the average heat transfer was decreased slightly with increasing nozzle to target plate distance at low jet velocity of $\textrm{V}_{o}$=3 m/s. However, except for $\textrm{V}_{o}$=8 m/s of 1 row of 5 jets, it was increased with increasing nozzle to target plate distance at high jet velocity of $\textrm{V}_{o}$$\geq$6m/s. We proposed to apply the nozzle configuration of maximum average heat transfer to each nozzle to target plate distance for 1 row of 3 jets, and, it was Reverse cone type nozzle for 1 row of 5 jets(Reynolds number$\geq$36000).
An experimental study on heat transfer and flow characteristics of a circular impinging jet on a flat plate has been carried out. Of particular interests are the effects of nozzle wall thickness and nozzle exit pressure. Experimental apparatus has been designed to view heating plate coated by TLC from the opposite side of the nozzle in order to measure heat transfer rates for cases of very small nozzle to plate spacings. A visualization study of jet flows has also been performed. As the nozzle wall thickness increases at small nozzle to plate spacings, the effect of mixing is inhibited due to the confinement caused by the finite nozzle wall, consequently, heat transfer rates have been decreased. At small nozzle to plate spacings, heat transfer rates and nozzle exit pressures are increased together, therefore, enhancement of heat transfer at small nozzle to plate spacings should be considered in conjunction with the need of more fan power to generate the same Reynolds numbers.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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