مقدمه ای بر انژکتورهای فشاری
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 استفاده 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.
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.
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.
شکل ۱ انژکتور محفظه احتراق
انژکتورهای فشاری در قیاس با دیگر انژکتورها به علت سادگی شان بیش‌ترین استفاده را دارند، ولی برای بسیاری از مایعات لزج مناسب نیستند و همچنین کیفیت عملکرد آنها با افزایش دبی جریان کاهش مییابد
انواع انژکتورهای فشاری
۱- انژکتورهای 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.
انژکتورهای جت به دو نوع تقسیم می‌شوند: انژکتورهای پیوسته(باز) و متناوب(بسته). انژکتورهای پیوسته سادهترین نوع همه انژکتورهاست. انژکتورهای متناوب نیز نوع بسیار سادهای در طراحی و تکنولوژی است.
یک استفاده مهم این نوع انژکتور در سرنگ‌های تزریق است. در این روش به‌جای استفاده از سوزن از یک انژکتور جت با فشار بالا استفاده می‌شود تا ماده تزریقی به شکل یک جت باریک به داخل پوست نفوذ کند(شکل ۲). به این وسیله تفنگ انژکتور جت گفته می‌شود.
شکل ۲ تفنگ انژکتور جت
از استفاده‌های دیگر این انژکتور می‌توان به موتور دیزل و اسپری رنگ اشاره نمود.
۲-انژکتورهای پیچشی
نام این انژکتور از چرخش مایع داخل آن نشئت می‌گیرد. این انژکتورها به چندین دسته تقسیم می‌شوند؛ که بطورکلی همه آنها یک ذرهسازی خوب را برای افت فشار متوسط و حتی کوچک تضمین میکنند. به این علت و نیز طراحی نسبتاً ساده آنها، انژکتورهای پیچشی وسیع‌ترین استفاده را در همه انواع انژکتور دارند. مثال‌های کاربردی آنها توربین گاز و تهویه‌های هوا می‌باشد.
انژکتورهای پیچشی رایج‌ترین مورد استفاده را دارند، زیرا در قیاس با سایر انژکتورها امتیازهایی اساسی دارند:
- طراحی نسبتاً آسان
- اطمینان بالا
- کیفیت بالای پاشش
- توان مصرفی کم
در یک تقسیمبندی، این انژکتورها به انواع simplex atomizer ،duplex atomizer،spill- return atomizer ،variable geometry atomizer تقسیمبندی می‌شوند.
انژکتورهای نوع simplex رایج‌ترین نوع انژکتورهای پیچشی هستند که خود به دو نوع axial atomizers و angular atomizers تقسیمبندی می‌شوند. این تقسیمبندی ناشی از آن است که از یک منظر زاویه بین راستای ورودی سیال و خروجی آن ۹۰درجه است و از منظر دیگر جهت ورودی و خروجی در محور انژکتور به هم منتهی می‌شوند.
انژکتورهای نوع duplex انژکتورهای قابل‌کنترل با دو مرحله تغذیه هستند. ازآنجایی که در این نوع، رنج تغییرات جریان، ۵ تا ۱۰ برابر و در بعضی موارد تا ۲۵ برابر است از آنها می‌توان در توربین گاز هواپیماها استفاده کرد.
نوع spill-return در سال ۱۹۲۱ثبت شد و در ابتدا برای مشعل بویلرهای کشتی‌ها استفاده شد و بعدها نیز در کاربردهای بالاتری مثل توربین گاز هواپیماها مورد استفاده قرار گرفت. این نوع تقریباً مشابه simple atomizer است، با این تفاوت که از دو بخش تشکیل شده است؛ یک بخش مخصوص پاشش است و بخش دیگر دوباره از انژکتور به سیستم تغذیه بر میگردد.
در نوع variable-geometry عملکرد انژکتور که با سطح اریفیس ورودی قابل‌کنترل است ،بر اساس بازو بسته شدن سوزن انژکتور که به آن pintle می‌گویند انجام می‌شود و راستای حرکت سوزن در جهت محور انژکتور است.
۱-۲- انژکتورهای پیچشی ساده
انژکتورهای پیچشی ساده رایج‌ترین انژکتورهای پیچشی هستند. این انژکتورها میتوانند به دو گروه تقسیم شوند: انژکتورهای زاویهای و انژکتورهای محوری. این تقسیمبندی نشئت گرفته از این است که در نوع اول یک زاویه بین راستای تأمین مایع و تخلیه آن وجود دارد و در نوع دوم راستاهای ورودی و خروجی بر هم منطبقاند.
در یک تقسیمبندی دیگر این نوع از انژکتورها به دو نوع اصلی تقسیم می‌شوند: دسته اول انژکتورهای مارپیچ دار است. در این انژکتور، ورودی سیال به‌صورت محوری است. نوع دوم انژکتورها بدون مارپیچ بوده و ورودی سیال در آن به‌صورت مماسی است (شکل ۳).
شکل ۳ انواع انژکتور پیچشی(سمت راست، مارپیچ دار و سمت چپ، بدون مارپیچ)]
انژکتورهای ساده همچنین میتوانند به انژکتورهای با سوراخ ورودی مماسی و انژکتورهای با یک ورودی پیچشی تقسیم شوند. در انژکتورهای با سوراخ ورودی مماسی، سیال تنها با یک مؤلفه سرعت (محیطی) وارد محفظه چرخش می‌شود، ولی در انژکتورهای با ورودی پیچشی سیال با دو یا سه مؤلفه سرعت(محیطی،محوری و شعاعی) وارد محفظه چرخش میگردد.
به‌هرحال همه تقسیمبندی های فوق گویای یک مطلب کلی بوده و تفاوت اساسی ندارند. با توجه به تقسیمبندی دوم (شکل ۱-۳) در نوع مارپیچ دار که مورد بحث است، مایع از یک سوراخ ورودی که مماس بر بدنه قرارگرفته وارد و سپس با چرخش در یک محفظه از سوراخ خروجی به شکل قطره‌های بسیار ریز خارج می‌شود.
شماتیک یک انژکتور پیچشی ساده در شکل ۴ نشان داده شده است:
شکل۴ قسمت‌های مختلف یک انژکتور ساده ۱٫سوراخ ورودی ۲٫محفظه چرخش ۳٫سوراخ خروجی ۴٫هسته گازی
۳- انژکتورهای جت-پیچشی
ویژگی‌های مرکبی از انژکتورهای جت و پیچشی را دارند. این مسئله یک انژکتور جدید را حاصل می‌کند که توزیع تراکم جت در سطح مقطع عمود بر محور جت پدیدۀ هوایی‌اند با توجه به نیاز دلخواه تنظیم شود. در این نوع جریان بدون گردابه حول محور انژکتور و جریان پیچشی در دیواره محفظه پیچشی جریان مییابد.
انواع دیگر انژکتور نیز انژکتورهای پنوماتیک، گردشی، آکوستیک و… می‌باشند که مورد بحث قرار نمی‌گیرند.
