Generation characteristics of electrospray droplets for highly viscous liquid have been investigated by measuring size distributions of droplets emitted from the Taylor cone using glycerol solutions with various conductivities. Because of very small volatility of glycerol, droplet sizes can be measured by an aerodynamic size spectrometer (TSI Aerosizer DSP) with negligible evaporation of droplets. For highly conducting and viscous liquid, the sizes of the droplets electrosprayed from the Taylor cone are found to be relatively insensitive to applied voltages and the electrosprays assisted by the corona discharge call produce monodisperse droplets as long as the corona intensity is not too high. Near the minimum flow rate where a liquid cone is stable, the spray tends to consist of a one -peak monodisperse distribution of drop lets. However, at high flow rates, the spray bifurcates into bimodal distributions, which are consistent with the result of the previous study for less viscous liquids than our liquids. For liquid flow rates (Q) below 1 nl/s, the measured droplet diameters by the aerosizer are in the range of 0.30 to 1.2 ${\mu}{\textrm}{m}$ for the glycerol solutions. The diameters of monodisperse droplets scale approximately with $r^*=Q_$\tau$(Q$\tau$){^1/3}$ where $r^*$ is a characteristic length and $\tau$is the electrical relaxation time of the fluid. However, when compared with several represe ntative scaling laws, the droplet diameters are two to six factors greater than those predicted by the scaling laws. This may be closely related to the combined effect of the much higher viscosity and the electrical charge on the jet breakup of glycerol so solution.
본 연구에서는 미세 액적을 발생시키는 액적 발생 장치를 개발 제작하고 이에 대한 성능 평가를 실시하였다. 액적 발생 장치는 spray-evaporation method를 기초로 제작하였으며, 0.3mm, 0.5mm의 오리피스를 사용하였다. 압축 공기 공급 압력을 1bar에서 4bar로 증가시키면서 공급 압력에 따른 발생되는 액적 크기의 미세 정도를 비교하였다. 또한 SMPS(Scanning Mobility Particle Sizer)와 OPC(Optical Particle Counter)를 이용하여 서로 다른 오리피스를 장착한 액적 발생 장치에서 발생되는 액적의 크기 분포를 측정하였다. 연구 결과, 0.3mm 오리피스를 장착한 장치에서 발생되는 액적은 $0.3{\mu}m$ 인근의 크기가 가장 많았으며, 미립화되는 입자는 매우 안정적이었다. 또한 0.5mm 오리피스를 장착한 장치가 0.3mm 오리피스를 장착한 장치에 비해 발생되는 액적의 크기가 큰 것으로 나타났다. 이러한 액적 발생 장치는 입자의 미세한 응집 현상이 나타나는데, 이것은 내부 액체가 미세한 액적으로 미립화되어 분사되기 때문인 것으로 사료된다. 본 연구에서 제작한 액적 발생 장치는 미세 입자를 미립화하기 위한 에어로졸 발생 장치로 사용 가능한 것으로 판단된다.
In this study, the image processing program for deducing parameters of the elliptic shape of the partially overlapped liquid droplets was developed using the randomized Hough transform and the parameter decomposition. The procedure for the shape detection consists of three steps. For the first step, the candidate centers of ellipses are determined by the geometric property of the ellipse. Next, the rest parameters are estimated by the randomized Hough transform. In the final step for the post-processing, optimally approximated parameters of ellipses are determined. The developed program was applied to the simulated overlapped ellipses, real overlapped droplets, and real spray droplets. The shape detection was very excellent unless there existed inherent problems in original images. Moreover, this method can be used as an effective separating method for the overlapped small particles.
In this study, the image processing program for deducing parameters of the elliptic shape of the partially overlapped liquid droplets was developed using the randomized Hough transform and the parameter decomposition. The procedure for the shape detection consists of three steps. For the first step, the candidate centers of ellipses are determined by the geometric property of the ellipse. Next, the rest parameters are estimated by the randomized Hough transform. In the final step for the post-processing, optimally approximated parameters of ellipses are determined. The developed program was applied to the simulated overlapped ellipses, real overlapped droplets, and real spray droplets. The shape detection was very excellent unless there existed inherent problems in original images. Moreover, this method can be used as an effective separating method for the overlapped small particles.
International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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제9권3호
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pp.13-17
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2008
This paper deals with the directional mobility of droplets on structured surfaces. Structured surfaces were micro-patterned with rectangular lines and spaces of varying pitch and height in the sub-millimeter range. The material used was polydimethylsiloxane, which is hydrophobic and wettable by oil. First, we studied the effect of the structural design on the sliding angle of pure water or oil through experiments. For pure water droplets, we found that a wider pitch enhanced the directionality. On the other hand, oil droplets spread along the groove because of their low surface tension and strong capillary force. The directionality of the sliding angle of oil droplets was larger than that of pure water, especially when the groove was narrower and deeper. Second, we poured a large amount of liquid on the structure and evaluated the removal rate on the tilted surface. We found that a parallel structure enhanced the liquid mobility for both pure water and oil.
Producing solar grade silicon using an inexpensive method is a key factor in lowering silicon solar cell costs; the direct electrochemical reduction of SiO2 in molten salt is one of the more promising candidates for manufacturing this silicon. In this study, SiO2 granules were electrochemically reduced in molten CaCl2 (850℃) using Ag-Si eutectic droplets that catalyze electrochemical reduction and purify the Si product. When Ag is used as the working electrode, the Ag-Si eutectic mixture is formed naturally during SiO2 reduction. However, since the Ag-Si eutectic droplets are liquid at 850℃, they are easily lost during the reduction process. To minimize the loss of liquid Ag-Si eutectic droplets, a cylindrical graphite container working electrode was introduced and Ag was added separately to the working electrode along with the SiO2 granules. The graphite container working electrode successfully prevented the loss of the Ag-Si eutectic droplets during reduction. As a result, the Ag-Si eutectic droplets acted as stable catalysts for the electrochemical reduction of SiO2, thereby producing one-dimensional Si rods through a mechanism similar to that of vapor-liquid-solid growth.
Carbon Capture and Storage with ocean sequestration is being considered as one of the most effective option for reducing the $CO_2$ net flux from atmosphere nowadays. But it is still possible for $CO_2$ substance to leaks out from transport pipeline or from the under seabed storage sites and causing damage to ambient environment. The behavior of liquid $CO_2$ under droplet shape would be strongly affected by the presence of other contaminants such as $SO_2$ comes from processing processes. This presentation shows the behavior in the sea water of pure liquid $CO_2$ droplets as well as droplets that consist of $SO_2$ substances. The study uses computational fluid dynamic models in comparison with experimental data from other previous researchers. Droplet of liquid $CO_2$ is assumed to be released at several depths in deep ocean, with other environmental conditions are set up respectively. All calculations are conducted with many different ratio of contaminant $SO_2$ to provide fundamental data of those particles rising characteristics. The effect of contaminants on the behavior of $CO_2$ droplets would be clearly shown through the results of particle deformation, terminal rising velocity happen due to buoyancy force driving from the difference in density of $CO_2$ substance and ocean water around.
Experimental and analytical studies are presented to characterize the break-up mechanism and atomization processes of the intermittent- impinging-type nozzle. Gasoline jets passing through the circular nozzle with the outlet diameter of 0.4mm and the injection duration of 10ms are impinged on each other. The impingement of fuel jets forms a thin liquid sheet, and the break-up of the liquid sheet produces liquid ligaments and droplets subsequently. The shape of liquid sheets was visualized at various impinging velocities and angles using the planer laser induced fluorescence (PLIF) technique. Based on the Kelvin-Helmholtz wave instability theory, the break-up length of liquid sheets and the droplet diameter are obtained by the theoretical analysis of the sheet disintegration. The mean diameter of droplet is also estimated analytically using the liquid sheet thickness at the edge and the wavelength of the fastest growing wave. The present results indicate that the theoretical results are favorably agreed with the experimental results. The size of droplets decreases after the impingement as the impinging angle or the injection pressure increase. The increment of the injection pressure is more effective than the increment of the impinging angle to reduce the size of droplets.
The objective of present study is to understand the interaction of burning droplets in air stream for various droplet arrangement. The unsteady combustion of linearly arranged droplets with a convective flow has been studied numerically. The droplets with spacing of $5R_0\;to\;40R_0$ horizontally and with spacing of $4R_0\;to\;16R_0$ vertically are studied. The effects of Reynolds number, horizontal spacing, and vertical spacing on the interaction of burning droplets are examined. The results indicate that the droplet burning behavior is influenced by Reynolds number and relative location of droplets in the array. The interaction of droplets is increased for arrays with smaller droplet spacing. The vaporization of droplets in the array is varied with both horizontal and vertical spacing exponentially.
Spray cooling is a method of cooling high-temperature heating elements by spraying droplets. Recently, spray cooling has been proposed for use in next-generation nuclear reactors. When droplets are sprayed onto the outer wall of a heat exchanger tube, a film boiling occurs on the outer wall. Over time, the outer wall temperature decreases, and a liquid film forms on the outer wall, and the heat exchanger outer wall is subsequently cooled by the liquid film. In this case, the liquid film thickness has a great influence on the heat removal performance. In this study, an experimental study was conducted to measure the liquid film thickness distribution in a droplet spray environment. For this purpose, a method using the electrical conductivity of the liquid was adopted.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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