หัวฉีด


อุปกรณ์ที่ใช้ในการกำหนดทิศทางการไหลของของเหลว

หัวฉีดน้ำ

หัวฉีดคืออุปกรณ์ที่ออกแบบมาเพื่อควบคุมทิศทางหรือลักษณะของ การไหล ของของไหล (โดยเฉพาะอย่างยิ่งเพื่อเพิ่มความเร็ว) ขณะออก (หรือเข้าสู่ ) ห้องหรือท่อ ที่ปิดล้อม

หัวฉีดมักจะเป็นท่อหรือท่อที่มีพื้นที่หน้าตัดต่างกัน และสามารถใช้ในการกำหนดทิศทางหรือปรับเปลี่ยนการไหลของของเหลว ( ของเหลวหรือก๊าซ ) หัวฉีดมักใช้ในการควบคุมอัตราการไหล ความเร็ว ทิศทาง มวล รูปร่าง และ/หรือความดันของกระแสน้ำที่ไหลออกมาจากหัวฉีด ในหัวฉีด ความเร็วของของเหลวจะเพิ่มขึ้นโดยแลกกับพลังงานความดันของของเหลว

ประเภท

เจ็ท

เจ็ทก๊าซเจ็ทของเหลวหรือเจ็ทไฮโดรเป็นหัวฉีดที่ออกแบบมาเพื่อฉีดก๊าซหรือของเหลวในกระแสที่ต่อเนื่องเข้าไปในตัวกลางโดยรอบ เจ็ทก๊าซมักพบในเตาแก๊สเตาอบหรือบาร์บีคิวเจ็ทก๊าซมักใช้กับแสงสว่างก่อนที่จะมีการพัฒนาไฟฟ้าเจ็ทของเหลวประเภทอื่นๆ พบได้ในคาร์บูเรเตอร์ซึ่ง ใช้ รูพรุนที่ปรับเทียบ ได้เรียบ เพื่อควบคุมการไหลของเชื้อเพลิงเข้าไปในเครื่องยนต์ และในจากุซซี่หรือปา

เจ็ทแบบพิเศษอีก ชนิด หนึ่งคือ เจ็ท ลามินาร์ซึ่งเป็นเจ็ทน้ำที่มีอุปกรณ์ปรับแรงดันและการไหลให้ราบรื่น และให้การไหลแบบลามินาร์ตามชื่อ ทำให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีกว่าสำหรับน้ำพุ

เจ็ทโฟมเป็นเจ็ทอีกประเภทหนึ่งที่ใช้โฟมแทนก๊าซหรือของเหลว

หัวฉีดที่ใช้สำหรับป้อนลมร้อนเข้าไปในเตาเผาหรือเตาเผาเหล็กเรียกว่าทูแยร์

หัวฉีดเจ็ทยังใช้ในห้องขนาดใหญ่ที่ไม่สามารถกระจายอากาศผ่านตัวกระจายลมบนเพดานได้หรือไม่สะดวก ตัวกระจายลมที่ใช้หัวฉีดเจ็ทเรียกว่าตัวกระจายลมแบบเจ็ท โดยจะติดตั้งไว้ที่บริเวณผนังด้านข้างเพื่อกระจายอากาศ เมื่อความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างอากาศที่จ่ายและอากาศในห้องเปลี่ยนแปลง กระแสอากาศที่จ่ายจะเบี่ยงขึ้นเพื่อส่งลมอุ่น หรือเบี่ยงลงเพื่อส่งลมเย็น[1]

ความเร็วสูง

หัวฉีดจากจรวดAriane 5

บ่อยครั้งที่เป้าหมายของหัวฉีดคือการเพิ่มพลังงานจลน์ของตัวกลางที่ไหลโดยแลกกับแรงดันและพลังงานภายใน

หัวฉีดสามารถอธิบายได้ว่าเป็นแบบบรรจบกัน (แคบลงจากเส้นผ่านศูนย์กลางกว้างไปยังเส้นผ่านศูนย์กลางที่เล็กลงในทิศทางของการไหล) หรือแบบแยกออกจากกัน (ขยายจากเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กไปยังเส้นผ่านศูนย์กลางที่ใหญ่ขึ้น) หัวฉีดเดอลาวาลมีส่วนที่บรรจบกันตามด้วยส่วนแยกออกจากกัน และมักเรียกว่าหัวฉีดแบบบรรจบ-แยกออกจากกัน (CD) ("หัวฉีดคอน-ได")

หัวฉีดที่บรรจบกันจะเร่งความเร็วของของไหลที่ความเร็วต่ำกว่าเสียง หากอัตราส่วนความดันของหัวฉีดสูงพอ การไหลจะไปถึงความเร็วเสียงที่จุดที่แคบที่สุด (เช่นคอของหัวฉีด ) ในสถานการณ์นี้ หัวฉีดจะถูกเรียกว่าอุดตัน

การเพิ่มอัตราส่วนแรงดันของหัวฉีดต่อไปจะไม่ทำให้จำนวนมัค ของคอเพิ่ม ขึ้นเกินหนึ่ง การไหลสามารถขยายไปถึงความเร็วเหนือเสียงได้อย่างอิสระที่ปลายน้ำ (กล่าวคือ ด้านนอกหัวฉีด) อย่างไรก็ตาม มัค 1 อาจเป็นความเร็วที่สูงมากสำหรับก๊าซร้อน เนื่องจากความเร็วของเสียงจะแปรผันตามรากที่สองของอุณหภูมิสัมบูรณ์ ข้อเท็จจริงนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในจรวดที่ จำเป็นต้องมีการไหล ในความเร็วเหนือเสียงและที่เลือกส่วนผสมของเชื้อเพลิงโดยเจตนาเพื่อเพิ่มความเร็วของเสียงต่อไป

หัวฉีดแบบแยกออกจะทำให้ของไหลช้าลงหากการไหลเป็นแบบความเร็วต่ำกว่าเสียง แต่จะทำให้ของไหลที่มีความเร็วเหนือเสียงหรือความเร็วเหนือเสียงเร็วขึ้น

ด้วยเหตุนี้ หัวฉีดที่รวมเข้า-แยกออกจึงสามารถเร่งความเร็วของของไหลที่อุดตันในส่วนที่รวมเข้าให้มีความเร็วเหนือเสียงได้ กระบวนการ CD นี้มีประสิทธิภาพมากกว่าการปล่อยให้หัวฉีดที่รวมเข้าขยายตัวออกในความเร็วเหนือเสียง รูปร่างของส่วนแยกออกยังช่วยให้มั่นใจได้ว่าทิศทางของก๊าซที่ระบายออกจะถอยหลังโดยตรง เนื่องจากส่วนประกอบที่อยู่ด้านข้างจะไม่ส่งผลต่อแรงขับ

การขับเคลื่อน

ไอเสียแบบเจ็ตจะสร้างแรงขับจากพลังงานที่ได้จากการเผาไหม้เชื้อเพลิง ก๊าซร้อนจะมีแรงดันสูงกว่าอากาศภายนอกและระบายออกจากเครื่องยนต์ผ่านหัวฉีดขับเคลื่อนซึ่งจะเพิ่มความเร็วของก๊าซ[2]

ความเร็วไอเสียต้องเร็วกว่าความเร็วของเครื่องบินเพื่อสร้างแรงขับดัน แต่ความแตกต่างของความเร็วที่มากเกินไปจะทำให้สิ้นเปลืองเชื้อเพลิง (ประสิทธิภาพการขับเคลื่อนต่ำ) เครื่องยนต์ไอพ่นสำหรับการบินความเร็วต่ำกว่าเสียงใช้หัวฉีดแบบรวมที่มีความเร็วทางออกเท่ากับความเร็วเสียง เครื่องยนต์สำหรับการบินความเร็วเหนือเสียง เช่น ที่ใช้ในเครื่องบินขับไล่และ เครื่องบิน SST (เช่นคอนคอร์ด ) สามารถทำความเร็วไอเสียสูงที่จำเป็นสำหรับการบินความเร็วเหนือเสียงได้โดยใช้ส่วนขยายที่แยกออกจากหัวฉีดเครื่องยนต์แบบรวม ซึ่งจะเร่งไอเสียให้ถึงความเร็วเหนือเสียง

หัวฉีดแบบเกลียวขนาดใหญ่หลายหัว (เรียกอีกอย่างว่าหัวฉีดแบบหางหมู) ที่ใช้ในเครื่องขัดพื้น หัวฉีดแบบเกลียวมักมีการออกแบบให้มีช่องผ่านมากที่สุดเพื่อช่วยป้องกันการอุดตัน

มอเตอร์จรวดเพิ่มแรงขับและความเร็วไอเสียสูงสุดโดยใช้หัวฉีดแบบรวม-แยกที่มีอัตราส่วนพื้นที่ขนาดใหญ่มาก และด้วยเหตุนี้จึงมีอัตราส่วนแรงดันที่สูงมาก การไหลของมวลมีความสำคัญเนื่องจากมวลขับเคลื่อนทั้งหมดจะถูกขนส่งไปกับยานพาหนะ และความเร็วไอเสียที่สูงมากเป็นสิ่งที่พึงปรารถนา

แม่เหล็ก

หัวฉีดแม่เหล็กยังได้รับการเสนอให้ใช้ในระบบขับเคลื่อนบางประเภท เช่นVASIMRซึ่งการไหลของพลาสมาจะถูกกำหนดโดยสนามแม่เหล็กแทนที่จะเป็นผนังที่ทำด้วยสสารแข็ง

สเปรย์

หัวฉีดหลายชนิดจะพ่นของเหลวได้ละเอียดมาก

  • หัวฉีดอะตอมไมเซอร์ใช้สำหรับพ่นสีสเปรย์ น้ำหอมคาร์บูเรเตอร์สำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายในสเปรย์ดับกลิ่น สารระงับเหงื่อและการใช้งานอื่นๆ ที่คล้ายกันอีกมากมาย
  • หัวฉีดดูดอากาศใช้ช่องเปิดในหัวฉีดรูปกรวยเพื่อฉีดอากาศเข้าไปในกระแสโฟมที่มีส่วนประกอบเป็นน้ำ (CAFS/AFFF/FFFP) เพื่อทำให้สารเข้มข้น "มีฟองขึ้น" มักพบในถังดับเพลิงโฟมและสายส่งโฟม
  • หัวฉีดแบบหมุนจะฉีดของเหลวเข้าในแนวสัมผัส แล้วหมุนเป็นเกลียวเข้าที่จุดศูนย์กลาง จากนั้นจึงไหลออกทางรูตรงกลาง เนื่องมาจากการหมุนวน ทำให้ของเหลวที่พ่นออกมามีลักษณะเป็นทรงกรวย

เครื่องดูดฝุ่น

หัวฉีด ของเครื่องดูดฝุ่นมีรูปร่างที่แตกต่างกันหลายแบบ หัวฉีดของเครื่องดูดฝุ่นใช้ในเครื่องดูดฝุ่น

การขึ้นรูป

หัวฉีดบางรุ่นมีรูปร่างเฉพาะเพื่อผลิตกระแสน้ำที่มีรูปร่างเฉพาะ ตัวอย่างเช่น การขึ้นรูป โดยการอัดรีดเป็นวิธีการผลิตโลหะ พลาสติก หรือวัสดุอื่นๆ ที่มีหน้าตัดเฉพาะตามความยาว หัวฉีดประเภทนี้มักเรียกว่า แม่พิมพ์

ดูเพิ่มเติม

อ้างอิง

  1. ^ หัวฉีดเจ็ทชนิด DUK (PDF) . TROX GmbH. ธันวาคม 2549. เก็บถาวรจากแหล่งเดิม(PDF)เมื่อ 15 ตุลาคม 2556 . สืบค้นเมื่อ15 ตุลาคม 2556 .
  2. ^ Saravanamuttoo, HIH; Rogers, GFC; Cohen, H. (2001) [1951]. Gas Turbine Theory (PDF) (พิมพ์ครั้งที่ 5). Pearson Education. หน้า 108. ISBN 978-81-7758-902-3-
  • "การออกแบบหัวฉีด (การบรรจบ/แยกออกจากกัน - หัวฉีด CD)" NASA . เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 20 มีนาคม 2552 . สืบค้นเมื่อ19 มกราคม 2552 .
ดึงข้อมูลจาก "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=หัวฉีด&oldid=1225360452"