Poliasetal (POM) meme plakalarında püskürtme açısına etki eden faktörler ve pülverizasyon karakteristikleri

Abstract

Bu çalışmanın amacı; konik hüzmeli meme plakalarında orifis çapı, girdap plaketi ve püskürtme basıncı değişkenlerinin püskürtme açısı, akış katsayısı ve pülverizasyon karakteristiklerine olan etkisini belirlemektir. Denemelerde 1.0 mm, 1.2 mm, 1.6 mm, 2.0 mm ve 2.4 mm orifis çaplı meme plakaları ile mavi (2-slot), kahverengi (3-slot), sarı (2-slot) ve paslanmaz çelik (2-slot) girdap plaketleri kullanılmıştır. Tüm uygulamalar 2, 4, 6, 8 ve 12 bar püskürtme basıncında yapılmıştır. En yüksek debi paslanmaz çelikle, en düşük mavi girdap plaketiyle elde edilmiştir. Püskürtme açısı değişiminde meme orifis çapı, girdap plaketi ve püskürtme basıncının etkisi istatistiksel açıdan çok önemli bulunmuştur. Sabit basınçta ve aynı orifiste düşük debi sağlayan meme plakalarında püskürtme açısının arttığı, yüksek debide ise azaldığı saptanmıştır. En yüksek püskürtme açısı mavi girdap plaketinde, en düşük paslanmaz çelikte ölçülmüştür. Eğri tahminleme metoduna göre meme orifis çapı ve girdap plaketi kombinasyonlarında püskürtme açısı ve basınç arasında yüksek R2'li polinamiyal fonksiyonlar elde edilmiştir. Standart 3 bar basınç seviyesinde orifis çapı 1.0 mm, 1.2 mm, 1.6 mm, 2.0 mm ve 2.4 mm olan meme plakalarında nominal püskürtme açısı sırasıyla 49°-60°, 60°-72°, 74°-85°, 80°-97° ve 89°-101° aralığında değişmiştir. Meme orifis gruplarında püskürtme açısı belirli bir basınç seviyesinin üzerinde stabil bir aralıkta değişmiştir. Orifis çapı 1.0 mm olan meme plakasında püskürtme açısının sabit kaldığı en düşük basınç değeri 6 bar; 1.2 mm ve 1.6 mm orifis çaplı meme plakalarında 4 bar ve 2.0 mm ve 2.4 mm orifis çaplı meme plakalarında 2 bar olarak belirlenmiştir. Orifis çapı 1.0 mm, 1.2 mm, 1.6 mm, 2.0 mm ve 2.4 mm olan meme plakalarında ortalama akış katsayısı sırasıyla 0.411, 0.362, 0.285, 0.236 ve 0.201 olarak saptanmıştır. Bu durum meme orifis çapı arttıkça akış katsayısının, buna bağlı olarak meme orifis çıkışında damla hızının azalmasına neden olmuştur. Meme plakası ve girdap plaketi kombinasyonlarda damla hızı 3.63-22.13 m s-1 aralığında değişmiş ve püskürtme basıncı arttıkça damla hızının da arttığı görülmüştür. Konik hüzmeli memelerde 2-12 bar basınç aralığında damla çapının 76.3-219.0 µm aralığında değiştiği ve çoğunlukla çok ince ve kısmen ince ve orta yapılı damlaların üretildiği belirlenmiştir. Püskürtme basıncındaki artış damlanın kinetik enerjisini değiştirmemiştir. Ancak meme orifis çapı arttıkça damlanın sahip olduğu kinetik enerji azalmıştır. Püskürtme basıncı arttıkça damlanın terminal hızı azalırken, meme orifis çapındaki artış terminal hızın artmasını sağlamıştır. Püskürtme basıncı 2 bar olduğunda damlanın orifisten itibaren havada serbest kaldığı mesafe artmıştır. Meme orifis gruplarında püskürtme basıncı 2 bar olduğunda ortalama sürüklenme %8.5-%13.5 aralığında değişirken, 12 bar basınçta artarak ortalamalar %15.3-%19.9 aralığında değişmiştir. Konik hüzmeli memelerde püskürtme karakteristiklerini tanımlayan değişkenler arasında korelasyon analizi yapılmış ve önemli bulunan değişkenler arasındaki ilişki eşitliklerle gösterilmiştir.

The aim of this study was to determine the effect on spray characteristics, discharge coefficient and spray angle of the orifice diameter, cores and spray pressure variables in hollow cone disc-core type spray nozzles. In the trials, nozzle discs of 1.0 mm, 1.2 mm, 1.6 mm, 2.0 mm and 2.4 mm orifice diameters; cores with blue colored (2-slot), brown colored (3-slot), yellow colored (2-slot) and stainless steel (2-slot) were used. In the application, spray pressures were 2, 4, 6, 8 and 12 bars. The highest flow rate was obtained with blue core, while the lowest flow rate was provided with stainless steel. The spray angle was significantly affected by orifice diameter, core and spray pressure variables. While the spray angle of the nozzles with low flow rate increased at constant pressure and the same orifice diameter, the spray angle decreased with high flow rate. The highest spray angle was determined with blue core and, the spray angle of the stainless steel core was found to be the lowest. According to the curve estimation method, the polynomial functions with high R2 between spray angle and pressure in the combination of nozzle orifices and core groups were obtained. At constant spray pressure of 3 bars, the nominal spray angles of the nozzle discs with 1.0 mm, 1.2 mm, 1.6 mm, 2.0 mm and 2.4 mm orifice diameters varied between 49°-60°, 60°-72°, 74°-85°, 80°-97° and 89°-101°, respectively. The spray angle varied in a stabile range above a certain spray pressure. The lowest spray pressure, spray angle of which varied in a stabile range was 6 bars for the nozzle disc of 1.0 mm diameter, 4 bars for the nozzle discs of 1.2 mm and 1.6 mm diameters, and 2 bars for the nozzle discs of 2.0 mm and 2.4 mm diameters. The mean discharge coefficient was determined as 0.411, 0.362, 0.285, 0.236 and 0.201 for the nozzle discs of 1.0 mm, 1.2 mm, 1.6 mm, 2.0 mm and 2.4 mm diameters, respectively. This result showed that the nozzle orifice diameter increased, and caused that the droplet velocity at the orifice exit decreased. The droplet velocity varied between 3.63-22.13 m s-1 in the combination of nozzle orifice and core groups, and as the spray pressure increased, droplet velocity increased. The droplet diameter of the hollow cone spray nozzles in the range of 2-12 bars spray pressures was ranged between 76.3-219.0 µm, and produced mostly very fine droplets and relatively fine and medium droplets. Increasing the spray pressure was not found efficient on kinetic energy of droplet at orifice exit of nozzle. But, as the nozzle orifice diameter increased the kinetic energy of droplet decreased. While the terminal velocity of droplet decreased as the spray pressure increased, increasing the nozzle orifice diameter caused the terminal velocity of droplet increased. In the spray pressure of 2 bars, stopping distance of droplet increased. The drift potential mean was found in the range of %8.5-%13.5 for spray pressure of 2 bars, and %15.3-%19.9 for spray pressure of 12 bars. In reference to the results of the correlation analysis between the variables describing the spray characteristics in hollow cone spray nozzles, the relation between variables which was significant was shown with regression equations.