การศึกษาสมรรถนะของอีเจ็คเตอร์ที่ใช้หัวฉีดแบบเปลี่ยนแปลงพื้นที่หน้าตัดที่คอคอด

งานวิจัยนี้ได้ศึกษาการไหลในอีเจ็คเตอร์ที่ใช้หัวฉีดแบบเปลี่ยนแปลงพื้นที่หน้าตัดที่คอคอด โดยใช้วิธีการคำนวณพลศาสตร์ของไหล (computational fluid dymanics, CFD)ซึ่งวิธีการคำนวณพลศาสตร์ของไหลจะช่วยวิเคราะห์และอธิบายพฤติกรรมการไหลในอีเจ็คเตอร์ โดยรูปร่างของอีเจ็คเตอร์ที่ใช้เป็นแบบจำลอง 2 มิติ ที่สมมาตรรอบแกน (Axisymmetric) และใช้แบบจำลองความปั่นป่วนของไหลแบบ Realizable k-e ซึ่งอีเจ็คเตอร์ทำงานโดยการใช้อากาศอัดและสารทำความเย็น R141b งานวิจัยนี้จะใช้การเปลี่ยนตำแหน่งของลิ่มผ่านหัวฉีดเพื่อปรับเปลี่ยนพื้นที่หน้าตัดที่คอคอดของหัวฉีด ซึ่งเปรียบเสมือนการเปลี่ยนเส้นผ่าศูนย์กลางที่คอคอดของหัวฉีด ทำให้อีเจ็คเตอร์ทำงานได้หลากหลายขึ้น โดยกำหนดตำแหน่งต่าง ๆ ของลิ่มเป็นตำแหน่งทำงาน NTP (needle tip position)
จากการศึกษาอีเจ็ตเตอร์ที่ใช้หัวฉีดแบบเปลี่ยนแปลงพื้นที่หน้าตัดที่คอคอดในระบบทำความเย็น โดยมีสารทำความเย็น R141b เป็นสารทำงานด้วยวิธีการคำนวณพลศาสตร์ของไหล (CFD) เมื่อเปรียบเทียบกับอีเจ็คเตอร์ต้นแบบ (Sriveerakul,2008) พบว่าหากกำหนดให้อีเจ็คเตอร์ทำงานภายใต้เงื่อนไขที่อุณหภูมิทางเข้าปฐมภูมิ เท่ากับ 100 องศาเซลเซียส และอุณหภูมิทางเข้าทุติยภูมิ เท่ากับ 5 องศาเซลเซียส ที่ตำแหน่งของลิ่ม (NTP) เท่ากับ 0 5 และ 10 มิลลิเมตร จะมีอัตราส่วนการเหนี่ยวนำเท่ากับ 0.24 0.30 และ 0.52 และค่าความดันวิกฤตเท่ากับ 120.1 112.2 และ 84.5 kPa ตามลำดับ โดยอีเจ็คเตอร์ที่ใช้หัวฉีดแบบเปลี่ยนแปลงพื้นที่หน้าตัดที่คอคอด ที่ตำแหน่งลิ่มเท่ากับ 5 มิลลิเมตร ซึ่งมีพื้นที่หน้าตัดที่คอคอดของหัวฉีดเท่ากับอีเจ็คเตอร์ต้นแบบนั้น มีอัตราส่วนการเหนี่ยวนำคลาดเคลื่อนเฉลี่ยเท่ากับ 3.45% เมื่อเทียบกับอีเจ็คเตอร์ต้นแบบแต่มีค่าความดันวิกฤตเท่ากัน
จากการศึกษาพบว่า วิธีการคำนวณพลศาสตร์ของไหล (CFD) นั้นสามารถวิเคราะห์ผลของอัตราส่วนการเหนี่ยวนำ (Rm) ของอีเจ็คเตอร์ที่ใช้หัวฉีดแบบเปลี่ยนแปลงพื้นที่หน้าตัดที่คอคอดได้ดี ซึ่งต่างจากค่าความดันวิกฤติ (CBP) ที่มีค่าความคลาดเคลื่อนสูง เมื่อเทียบกับชุดอุปกรณ์ทดลอง ซึ่งอาจจะเป็นผลกระทบของลิ่มที่มีต่อการไหลของของไหลในอีเจ็คเตอร์ โดยอาจเกิดจากการวางตำแหน่งของลิ่มในชุดอุปกรณ์ทดลองที่ไม่มีความแม่นยำพอ ดังนั้นหากนำอีเจ็คเตอร์ที่ใช้หัวฉีดแบบเปลี่ยนแปลงพื้นที่หน้าตัดที่คอคอดไปประยุกต์ใช้กับงานในด้านต่าง ๆ ก็ควรจะต้องคำนึงถึงผลกระทบลองลิ่มที่มีต่อค่าความดันวิกฤต (CBP) ของอีเจ็คเตอร์ด้วย