Internal Flow of Spill-Return Pressure-Swirl Atomizers

Malý, Milan

Internal Flow of Spill-Return Pressure-Swirl Atomizers

but.committee	prof. Ing. Jiří Pospíšil, Ph.D. (předseda) doc. Ing. Stanislav Honus, Ph.D. (člen) prof. Ing. Miroslav Jícha, CSc. (člen) doc. RNDr. Miroslav Doložílek, CSc. (člen) Ing. Petr Lindovský (člen)	cs
but.defence	Práce přinesla nové poznatky v oboru. Doktorand splnil požadavky předepsané studijním řádem. Řešené téma je aktuální s potvrzeným tržním využitím.	cs
but.jazyk	angličtina (English)
but.program	Stroje a zařízení	cs
but.result	práce byla úspěšně obhájena	cs
dc.contributor.advisor	Jedelský, Jan	en
dc.contributor.author	Malý, Milan	en
dc.contributor.referee	Honus,, Stanislav	en
dc.contributor.referee	Lozano, Antonio	en
dc.date.created	2021	cs
dc.description.abstract	Tlakové vířivé trysky (TVT) jsou používané v mnoha aplikacích, kde je potřebná velká plocha kapek nebo kde povrch musí být nanesen kapalinou, např. spalování, sprejové chlazení nebo nanášení barev. Parametry spreje z TVT jsou úzce spojené s jejich vnitřním prouděním. Obtokové trysky vylepšují koncepci klasických TVT přítomností otvoru, skrz který může kapalina odtékat zpět do nádrže. Díky této koncepci je možné regulovat vstřikovací množství kapaliny změnou průtoku tímto otvorem, zatímco se ve vířivé komůrce udržuje vysoký tlak, který zaručí dobrou kvalitu spreje. Obtokové trysky byly historicky málo prozkoumány a jejich vnitřní proudění nebylo studováno téměř vůbec. V této práci je popsáno vnitřní proudění několika obtokových trysek jak experimentálně, tak numericky. Tato data jsou následně korelována s měřenými vlastnostmi spreje. Výsledky ukazují, že přidání obtokového otvoru silně ovlivní vnitřní proudění i v případech, kdy obtokem neproudí žádná kapalina. V některých případech se vůbec nezformuje vzdušné jádro a tím se destabilizuje výtok z trysky, čímž vznikne nestabilní sprej. Mimoosé obtokové otvory generují a stabilizují vzdušné jádro, což pomáhá formovat kapalinovou stěnu a vysoce kvalitní sprej. Nicméně některé konfigurace změnily charakter rozpadu kapalinové stěny, což se projevilo i na kvalitě spreje. Navíc regulační schopnost a stabilita spreje závisí na vzdálenosti obtokových otvorů od osy vířivé komůrky. Na závěr byla upravena neviskózní teorie, která analyticky popisuje vnitřní proudění v TVT, tak aby byla aplikovatelná i na obtokové trysky. Pomocí tohoto přístupu byla odvozena teoretická predikce výtokového součinitele a velikosti vzdušného jádra v závislosti na obtokovém poměru (SFR). Zároveň byly pro obtokové trysky upraveny empirické korelace původně odvozené pro TVT. Tato práce přináší nový vhled k porozumění vnitřního proudění obtokových trysek a její výsledky najdou uplatnění při jejich návrhu.	en
dc.description.abstract	Pressure-swirl (PS) atomizers are used in many applications where a large surface area of droplets is needed, or a surface must be coated with a liquid, e.g. combustion, spray cooling or spray coating. Spray characteristics of PS atomizers are strongly linked to their internal flow. Spill-return (SR) atomizers enhance the construction of classic PS atomizers (Simplex) by addition of a passage through which the liquid can be spilled away. It allows regulation of an injection flow rate by spilling out a portion of the liquid from the swirl chamber, while the liquid pressure remains high. This ensures a good atomization quality over a wide flow rate range. The SR atomizers were rarely investigated and their internal flow has not been studied at all. In this thesis, both experimental and numerical approach is used to describe the internal flow pattern of several different SR atomizers. The results are then correlated with measured spray parameters. It shows that the addition of the spill passage strongly affects the internal flow even when the spill-line is closed. In some cases, the air-core does not form at all and destabilizes the discharged liquid, which results in the unstable spray. Off-axial SL orifices generate and stabilize the air-core, which leads to the regular formation of a liquid sheet and a high-quality spray. Nevertheless, some configurations changed the breakup nature of the liquid sheet and consequently the spray quality. Moreover, the turn-down ratio of the liquid supply rate and spray stability depend on the distance of the SL orifices from the swirl chamber centreline. Finally, an inviscid analysis of the internal flow, originally derived for the Simplex atomizers, was modified and applied to the SR atomizers. Using this approach, a theoretical prediction of the discharge coefficient and the air-core diameter was derived with spill-to-feed ratio (SFR) as the variable. Also, the empirical correlations, originally established for the Simplex type, were transformed to the SR atomizer. This thesis brings a new insight into the understanding of the internal flow of SR atomizers and its results can be directly used by engineers in the design process of the atomizer.	cs
dc.description.mark	P	cs
dc.identifier.citation	MALÝ, M. Internal Flow of Spill-Return Pressure-Swirl Atomizers [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2021.	cs
dc.identifier.other	130017	cs
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/11012/196438
dc.language.iso	en	cs
dc.publisher	Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství	cs
dc.rights	Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení	cs
dc.subject	Atomizér	en
dc.subject	tryska	en
dc.subject	tlaková vířivá	en
dc.subject	obtoková	en
dc.subject	sprej	en
dc.subject	vnitřní proudění	en
dc.subject	vzdušné jádro	en
dc.subject	kapalinová stěna	en
dc.subject	Atomizer	cs
dc.subject	pressure-swirl	cs
dc.subject	spill-return	cs
dc.subject	spray	cs
dc.subject	intern flow	cs
dc.subject	air-core	cs
dc.subject	liquid sheet	cs
dc.subject	droplets	cs
dc.title	Internal Flow of Spill-Return Pressure-Swirl Atomizers	en
dc.title.alternative	Internal Flow of Spill-Return Pressure-Swirl Atomizers	cs
dc.type	Text	cs
dc.type.driver	doctoralThesis	en
dc.type.evskp	dizertační práce	cs
dcterms.dateAccepted	2021-03-01	cs
dcterms.modified	2021-03-08-07:44:30	cs
eprints.affiliatedInstitution.faculty	Fakulta strojního inženýrství	cs
sync.item.dbid	130017	en
sync.item.dbtype	ZP	en
sync.item.insts	2025.03.27 14:44:10	en
sync.item.modts	2025.01.15 11:54:58	en
thesis.discipline	Konstrukční a procesní inženýrství	cs
thesis.grantor	Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. Energetický ústav	cs
thesis.level	Doktorský	cs
thesis.name	Ph.D.	cs

Internal Flow of Spill-Return Pressure-Swirl Atomizers

Files

Original bundle

Collections