بررسی روش های مادون سردسازی جت نیتروژن مایع خروجی از انژکتور

یکی از مشکلاتی که در زمینه ی آزمایش شکست جت های مایعات زمستیک وجود دارد، حالت مایعات زمستیک خروجی از انژکتور است. در برخی کاربردها لازم است تا جت در حالت مایع مادون سرد باشد. اما در شرایط اتمسفر متعارفی جت خروجی از انژکتور به صورت دوفاز در می آید. در این پژوهش سعی گردید تا روش های مادون سرد 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 مادون سرد با دما حدود ۷ کلوین پایین تر از دمای اشباع به دست آمد. سپس رفتار جت نیتروژن مایع، در محفظه ی آزمایش با فشار  اتمسفر آزمایشگاه و بالاتر ارزیابی شد. برای بررسی رفتار جت از عکس برداری سریع استفاده شده است. سرعت جت های نیتروژن مایع از ۱۲ متر بر ثانیه تا ۳۴ متر بر ثانیه منطبق بر عدد رینولدز از ۹۰۰۰۰ تا ۲۶۰۰۰۰ تغییر داده شد. زمانی که جت نیتروژن مایع، در محیط با شرایط استاندارد تخلیه می شود، جت خروجی دوفاز و منبسط می گردد. هرچه اختلاف فشار انژکتور بیشتر شود میزان انبساط جت بیشتر می شود؛ طوری که در اختلاف فشار ۶ و ۱۳ بار قطر جت به ترتیب ۵/۱ و ۳/۳ برابر قطر انژکتور است. برای اختلاف فشارهای کمتر از ۶ بار، جت اغلب به صورت بخار وارد محیط می شود. در محدوده ی سرعت آزمایش، در شرایط تامین شده برای مایع و محیط، شکست جت مایع مادون سرد، منجر به تولید قطرات بسیار ریزی می شود که منطبق بر انتظار از چنین مایعی است.

کلیدواژه ها:

Liquid jet ، cryogenic liquid ، sub-cooled liquid ، liquid nitrogen ، Thermodynamics of cryogenic liquid jet ، جت مایع ، مایع زمستیک ، مایع مادون سرد ، نیتروژن مایع ، ترمودینامیک جت مایع زمستیک