نازل
نازل (به انگلیسی: Nozzle) یا سرشلنگ یا افشانک وسیلهای است که برای کنترل جهت یا مشخصات (بهویژه برای افزایش سرعت) جریان یک سیال در ورود (یا خروج) از یک حفره یا لوله طراحی شده است.
یک نازل (انگلیسی: nozzle) اغلب یک لوله یا مجرا با سطح مقطع متغیر است و میتوان از آن برای هدایت یا تغییر جریان یک سیال (مایع یا گاز) استفاده کرد. نازلها بهطور مکرر برای کنترل نرخ جریان، سرعت، جهت، جرم، شکل و/یا فشار جریانی که از آنها خارج میشود، به کار میروند. در یک نازل، سرعت سیال به قیمت انرژی فشاری آن افزایش مییابد.
انواع
[ویرایش]جت
[ویرایش]یک جت گاز، جت سیال، یا هیدرو جت (انگلیسی: hydro jet) نازلی است که برای پرتاب گاز یا سیال در یک جریان منسجم به محیط اطراف در نظر گرفته شده است. جتهای گاز معمولاً در اجاق گازها، فرها یا باربیکیوها یافت میشوند. جتهای گاز قبل از توسعه روشنایی الکتریکی، معمولاً برای نور استفاده میشدند. انواع دیگر جتهای سیال در کاربراتورها یافت میشوند، جایی که از روزنه کالیبره شده صاف برای تنظیم جریان سوخت به داخل موتور استفاده میشود، و همچنین در جکوزیها یا اسپاها.
یک جت تخصصی دیگر، جت لامینار (انگلیسی: laminar jet) است. این یک جت آب است که دارای دستگاههایی برای یکنواخت کردن فشار و جریان است و همانطور که از نامش پیداست، جریان آرام ایجاد میکند. این امر نتایج بهتری برای فوارهها به همراه دارد.
جت فوم نوع دیگری از جت است که به جای گاز یا سیال از فوم استفاده میکند.
نازلهایی که برای دمیدن دمش گرم به داخل کوره بلند یا آهنگری استفاده میشوند، توییر (انگلیسی: tuyere) نامیده میشوند.
نازلهای جت در اتاقهای بزرگی نیز استفاده میشوند که توزیع هوا از طریق دیفیوزرهای سقفی امکانپذیر یا عملی نیست. دیفیوزرهایی که از نازلهای جت استفاده میکنند، دیفیوزر جت نامیده میشوند که در نواحی دیوارههای جانبی به منظور توزیع هوا چیده میشوند. هنگامی که اختلاف دما بین هوای تغذیه و هوای اتاق تغییر میکند، جریان هوای تغذیه به سمت بالا، برای تأمین هوای گرم، یا به سمت پایین، برای تأمین هوای سرد، منحرف میشود.[۱]
سرعت بالا
[ویرایش]
اغلب، هدف یک نازل افزایش انرژی جنبشی سیال در حال جریان به قیمت فشار و انرژی درونی آن است.
نازلها را میتوان همگرا (باریک شونده از قطر زیاد به قطر کمتر در جهت جریان) یا واگرا (گشاد شونده از قطر کمتر به قطر بیشتر) توصیف کرد. یک نازل دلاوال دارای یک بخش همگرا و به دنبال آن یک بخش واگرا است و اغلب نازل همگرا-واگرا (CD) نامیده میشود ("نازل کان-دی").
نازلهای همگرا سیالات فروصوت را شتاب میدهند. اگر نسبت فشار نازل به اندازه کافی بالا باشد، جریان در باریکترین نقطه (یعنی گلویی نازل) به سرعت صوت خواهد رسید. در این وضعیت، گفته میشود که نازل خفه شده است.
افزایش بیشتر نسبت فشار نازل، عدد ماخ گلویی را از یک بالاتر نخواهد برد. در پاییندست (یعنی خارج از نازل)، جریان آزاد است تا به سرعتهای فراصوت منبسط شود؛ با این حال، ماخ ۱ میتواند سرعت بسیار بالایی برای یک گاز داغ باشد زیرا سرعت صوت با جذر دمای مطلق تغییر میکند. این واقعیت بهطور گسترده در موشکسازی استفاده میشود، جایی که جریانهای فراصوت (انگلیسی: hypersonic) مورد نیاز است و مخلوطهای پیشرانه عمداً برای افزایش بیشتر سرعت صوت انتخاب میشوند.
نازلهای واگرا اگر جریان فروصوت باشد، سرعت سیالات را کم میکنند، اما سیالات صوتی یا فراصوت را شتاب میدهند.
بنابراین، نازلهای همگرا-واگرا میتوانند سیالاتی را که در بخش همگرا خفه شدهاند، تا سرعتهای فراصوت شتاب دهند. این فرایند همگرا-واگرا کارآمدتر از این است که به یک نازل همگرا اجازه داده شود تا در خارج به صورت فراصوت منبسط شود. شکل بخش واگرا همچنین تضمین میکند که جهت گازهای خروجی مستقیماً به سمت عقب باشد، زیرا هر مؤلفه جانبی به نیروی پیشران کمکی نمیکند.
پیشران
[ویرایش]یک اگزوز جت از انرژی حاصل از سوختن سوخت، نیروی پیشران تولید میکند. گاز داغ فشار بیشتری نسبت به هوای بیرون دارد و از طریق یک نازل پیشران از موتور خارج میشود که سرعت گاز را افزایش میدهد.[۲]
سرعت اگزوز برای تولید نیروی پیشران باید از سرعت هواپیما بیشتر باشد اما اختلاف سرعت بیش از حد باعث هدر رفتن سوخت میشود (بازده پیشرانش ضعیف). موتورهای جت برای پرواز فروصوت از نازلهای همگرا با سرعت خروجی صوتی استفاده میکنند. موتورهای پرواز فراصوت، مانند موتورهای مورد استفاده در جنگندهها و هواپیماهای اساستی (انگلیسی: SST) (مانند کنکورد)، با استفاده از یک بخش واگرای اضافی به نازل همگرای موتور که اگزوز را تا سرعتهای فراصوت شتاب میدهد، به سرعتهای بالای اگزوز لازم برای پرواز فراصوت دست مییابند.
موتور راکتها با استفاده از نازلهای همگرا-واگرا با نسبت مساحت بسیار بزرگ و در نتیجه نسبت فشار بسیار بالا، نیروی پیشران و سرعت اگزوز را به حداکثر میرسانند. جریان جرمی از اهمیت بالایی برخوردار است زیرا تمام جرم پیشران با وسیله نقلیه حمل میشود و سرعتهای اگزوز بسیار بالا مطلوب است.
مغناطیسی
[ویرایش]نازلهای مغناطیسی نیز برای برخی از انواع پیشرانش، مانند واسیمر (انگلیسی: VASIMR)، پیشنهاد شدهاند که در آن جریان پلاسما به جای دیوارههای ساخته شده از مواد جامد، توسط میدانهای مغناطیسی هدایت میشود.
اسپری
[ویرایش]بسیاری از نازلها اسپری بسیار ریز مایعات تولید میکنند.
- نازلهای اتمایزر برای رنگپاشی، عطرها، کاربراتورها برای موتور درونسوزها، اسپری دئودورانتها، ضد تعریقها و بسیاری از کاربردهای مشابه دیگر استفاده میشوند.
- نازلهای هوا-کِش (انگلیسی: Air-aspirating nozzles) از یک دهانه در نازل مخروطی شکل برای تزریق هوا به جریانی از فوم مبتنی بر آب (CAFS/AFFF/FFFP) استفاده میکنند تا کنسانتره «کف» کند. این نازلها بیشتر در کپسولهای آتشنشانی فوم و سرلولههای فوم یافت میشوند.
- نازلهای چرخشی (انگلیسی: Swirl nozzles) مایع را به صورت مماسی تزریق میکنند و مایع به صورت مارپیچی به مرکز رفته و سپس از طریق سوراخ مرکزی خارج میشود. به دلیل این گرداب، اسپری به شکل مخروطی خارج میشود.
- نازلهای اسپری آب برای توزیع آب در یک الگوی کنترلشده برای خنکسازی، فرونشاندن گرد و غبار، حفاظت در برابر آتش و کاربردهای صنعتی طراحی شدهاند. آنها پراکندگی کارآمد مایع را برای نیازهای مختلف تضمین میکنند.[۳]
خلاء
[ویرایش]نازلهای جاروبرقی در اشکال مختلفی وجود دارند. نازلهای خلاء در جاروبرقیها استفاده میشوند.
شکلدهی
[ویرایش]برخی از نازلها برای تولید جریانی با شکل خاص، شکل داده میشوند. به عنوان مثال، اکستروژن روشی برای تولید طولهایی از فلزات یا پلاستیکها یا مواد دیگر با یک مقطع خاص است. این نازل معمولاً به عنوان قالب (انگلیسی: die) شناخته میشود.
جستارهای وابسته
[ویرایش]منابع
[ویرایش]- ↑ Jet nozzles Type DUK (PDF). TROX GmbH. دسامبر ۲۰۰۶. بایگانیشده از اصلی (PDF) در ۱۵ اکتبر ۲۰۱۳. دریافتشده در ۱۵ اکتبر ۲۰۱۳.
- ↑ Saravanamuttoo، H. I. H.؛ Rogers، G. F. C.؛ Cohen، H. (۲۰۰۱) [۱۹۵۱]. Gas Turbine Theory (PDF) (ویراست ۵ام). Pearson Education. ص. ۱۰۸. شابک ۹۷۸-۸۱-۷۷۵۸-۹۰۲-۳.
- ↑ «آینده تمیز کردن تجهیزات فرآیندی». www.jetspray.in.
پیوند به بیرون
[ویرایش]
- «طراحی نازل (همگرا/واگرا - نازل CD)». ناسا. بایگانیشده از اصلی در ۲۰ مارس ۲۰۰۹. دریافتشده در ۱۹ ژانویه ۲۰۰۹.