Vengono descritti due dispositivi sperimentali per esaminare l'impatto di getti di liquidi su una superficie mobile ad alta velocità: un dispositivo a cannone ad aria compressa e un dispositivo a disco rotante. Gli apparati vengono utilizzati per determinare gli approcci ottimali all'applicazione del modificatore di attrito liquido (LFM) sui binari ferroviari per il controllo dell'attrito della parte superiore della rotaia.
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Articolo metodologico
Visualizzazione di Liquid High Speed Jet Occlusione su una superficie mobile
In questo articolo
Sommario
Abstract
Due apparati per l'esame impingement getto di liquido su una superficie in movimento ad alta velocità sono descritti: un dispositivo cannone ad aria (per l'esame velocità superficiali tra 0 e 25 m / sec) e un dispositivo di disco rotante (per l'esame velocità superficiali fra 15 e 100 m / sec). La traslazione lineare cannone ad aria è un sistema alimentato a energia pneumatica che è progettato per accelerare una superficie guida metallica montata sulla parte superiore di un proiettile in legno. Un cilindro pressurizzato provvisto di elettrovalvola rilascia rapidamente l'aria in pressione nel cilindro, forzando il proiettile lungo la canna cannone. Il proiettile viaggia sotto un ugello di spruzzo, che incide un getto di liquido sulla sua superficie superiore di metallo, e il proiettile poi colpisce un meccanismo di arresto. Una telecamera registra il impingement jet, e un trasduttore di pressione registra la contropressione ugello. Il disco rotante set-up è costituito da un disco in acciaio che raggiunge una velocità di 500 a 3.000 rpm tramite un variatore di frequenza (VFD) del motore. Un si sistema a spruzzomilar a quella del cannone dell'aria genera un getto di liquido che incide sul disco rotante, e telecamere poste in diversi punti di accesso ottico registrare il impingement jet. Le registrazioni video dei processi urto jet vengono registrati ed esaminati per stabilire se l'esito del conflitto è spruzzi, splatter, o la deposizione. Gli apparati sono il primo che coinvolgono l'urto ad alta velocità di-Reynolds-basso numero getti di liquido su superfici in movimento ad alta velocità. Oltre alle sue applicazioni industriali ferroviario, la tecnica descritta può essere utilizzata per fini tecnici e industriali quali siderurgia e può essere rilevante per la stampa 3D ad alta velocità.
Introduzione
Questa ricerca mira a determinare le strategie per l'applicazione LFM (Modifier attrito liquido) in forma getto liquido su una superficie in movimento mentre raggiungono un alto grado di efficienza di trasferimento e di risultati deposizione uniformi. Il raggiungimento di questo obiettivo comporta lo sviluppo di una comprensione globale dei fattori che influenzano impingement getto liquido sulle superfici in movimento.
Il progetto è motivata da una necessità di migliorare l'efficienza delle tecniche applicative lubrificazione utilizzati nel settore ferroviario. Come mezzo per ridurre il consumo di carburante e costi di manutenzion....
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Protocollo
1. Spinning dispositivo Disk
- Identificare le condizioni di prova desiderati e le condizioni di prova record di una tabella (ad esempio, la temperatura ambiente, proprietà dei fluidi, jet e la superficie di velocità, etc.).
- Preparazione dei materiali
- Preparare soluzioni glicerina acqua o PEO-glicerina-acqua per le prove di urto.
- Nel caso delle prove PEO-glicerina-acqua, dissolverà gradualmente 4,5 g di polvere (PEO pesi molecolari viscosità media di un milione e quattro milioni) in 1495,5 g di acqua distillata sotto leggera agitazione magnetica per un periodo di 24 ore. Evitare eccessivamente agitando il campion....
- Preparare soluzioni glicerina acqua o PEO-glicerina-acqua per le prove di urto.
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Risultati
Come discusso nella sezione introduttiva, i tre comportamenti principali associati impingement getto liquido sono deposizione, splatter e schizzi. Questi comportamenti jet impingement sono osservate utilizzando dati video registrati dalle cineprese ad alta velocità posizionati in vari punti ottici. Esempi di immagini fisse, ottenuti dalle registrazioni video, che raffigurano tre risultati getto liquido sono mostrati in Figura 3. Figura 3A illustra la deposizione a getto di liquido, in cui il getto.......
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Discussione
Il proiettile utilizzato per il cannone ad aria set-up è composto da una base in legno leggero. Sebbene i trucioli di legno materiali leggermente dopo numerose prove, è stato trovato per assorbire l'energia cinetica più efficacemente di proiettili composti di materiali come plastica o metallo, che tendono a frantumarsi sul impattare il meccanismo di arresto. Le dimensioni del proiettile di legno sono progettati per corrispondere al meglio l'interno canna in acciaio, limitando così le perdite d'aria. Un fogli.......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Ringraziamenti
Le scienze naturali e ingegneria Research Council del Canada (NSERC) e LB Foster tecnologie ferroviarie, Corp. sostenuto congiuntamente questa ricerca attraverso il programma NSERC Collaborative Research e Development Grant.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Attrezzatura per l'installazione del cannone ad aria compressa | |||
| Serbatoio d'aria da 30 galloni | Steel Fab | A10028 | |
| Valvola a fungo azionata da solenoide | Parker Hannifin Corp. | ||
| Tubo in | |||
| Tubo rettangolare in acciaio Meccanismo | |||
| di arresto | Personalizzato | ||
| Piastre in acciaio inossidabile | Proiettile in legno personalizzato | ||
| 1 kW | Analisi fotografica Ltd. | ||
| Foglio | |||
| Sensore ottico | BANNER | SM312LV | |
| Attrezzatura per disco rotante | |||
| Motore | di configurazione WEG TEFC-W22 | ||
| Cuscinetti | |||
| Disco | Sorgente luminosa in | ||
| Fibre ottiche Tecnologia incorporata | MO150AC | ||
| array di LED ad alta intensità | Torshare Ltd. | TF10CA | |
| Vacuum | Ridge Tool Company | WD09450 | |
| Interrupter | Customized | ||
| Shared Equipment for Both Devices | |||
| Phantom v611 telecamera cinematografica ad alta velocità | Vision Research Inc. | V611 | |
| Phantom v12 telecamera cinematografica ad alta velocità | Vision Research Inc. | V12 | |
| Zoom 7000 obiettivo | Navitar Inc. | Zoom 7000 | |
| Zoom 6000 obiettivo | Navitar Inc. | Zoom 6000 | |
| Serbatoio di azoto compresso | Praxair Technology, Inc. | ||
| Regolatore di pressione | Praxair Technology, Inc. | ||
| Tubo per azoto compresso | Swagelok Company | SS-CT8SL8SL8-12 | |
| Tubo per liquido | Swagelok Company | SS-7R8TA8TA8 | |
| Accumulator | Accumulators, Inc. | ||
| Elettrovalvola a solenoide | Soluzioni Inc. | 2223X-A440-00 | |
| Trasduttore di pressione | WIKA Instruments Ltd | #50398083 | |
| Gruppo ugello | Glicerina | ||
| Poli (ossido di etilene) | |||
Riferimenti
- Cotter, J., et al. Top of Rail Friction Control: Reductions in Fuel and Greenhouse Gas Emissions. Proc. Of the 2005 Conference of the International Heavy Haul Association (Rio de Janeiro). , 327-334 (2005).
- Eadie, D. T., Bovey, E., Kalousek, J.
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Ristampe e permessi
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