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高压水射流的分布特性

时间:2012-09-09     来源: http://www.luxeicelandspring.com

随着高压水射流应用领域的日益扩大,如何在标准化的水射流构件基础上合理选择清洗参数以适应不同的清洗对象决定了清洗的质量与效率,因此清洗参数的合理选择是至关重要的共性问题。以下主要介绍高压水射流的分布特性。
 
高压水射流在清洗应用中一般都会使用非淹没连续水射流。
 
喷嘴孔型及射流结构
 
从上图可知非淹没连续水射流在喷嘴出口处有一个锥形等速流核心区,其中射流轴向动压力及密度基本保持不变,为水射流的初始段,射流继续发展的部分称为基本段,最后是消散段,非淹没射流与环境介质完全混合后变成水滴与空气的混合物或雾化。射流各段在工程应用中具有不同的功能。例如清洗、除锈、表面加工等应用的是其基本段的主要特性。
 
对于高压水射流的清洗应用,压力和流量的选择和匹配是极其重要的。但是在射流的不同靶距和扩散半径上,压力和流量是不同的,所以单纯考虑喷嘴喷出口压力和流量是不正确的。掌握和利用射流压力和流量的分布特性是清洗参数选择与匹配的重要环节。
 
动压是表征其清洗能力的重要参数,在非淹没连续水射流基本段中,动压的分布特性如下:
 
1、沿轴线方向,轴心动压有规律的衰减。
 
轴心动压分布特性  公式(1)
 
公式(1)中,射流断面轴心上的动压 —射流断面轴心上的动压,MPa;
           射流在喷嘴出口处的动压 —射流在喷嘴出口处的动压,MPa;
           初始段长度处射流长度 —初始段长度处射流长度,mm;
           X —到喷嘴出口的轴向距离,mm。
 
2、在垂直于轴心的截面上,轴向动压呈高斯曲线关系。
 
射流断面动压特性  公式(2)
 
η = y / R  公式(3)
 
R = C X  公式(4)
 
公式(2)(3)(4)中,P —射流断面上任意一点的动压,MPa;
                 射流断面轴心上的动压 —射流断面轴心上的动压,MPa;
                 η —射流无量纲径向距离;
                  y —至射流轴线的径向距离;
                  R —射流断面半径,mm;
                  C —射流扩散系数,由喷嘴的结构、表面性能等决定。
 
非淹没水射流动压分布特性
 
根据以上轴向、径向动压分布特性公式,可以准确的掌握高压水射流变化规律,但是会受喷嘴结构性能差异的影响,即使在同样的出口压力和流量条件下,动压在量的分布上也有较大的差异。由此可见,喷嘴的选用是重中之重。
 
常见高压水射流断面形状
 
此外,射流断面形状与流量分布也是影响清洗效果的重要因素。流量分布表示在喷射宽幅方向其喷射水量分配状态。不同的喷嘴出口形状,可以形成不同的射流断面形状,如扁平行、圆形、环形、方形等,以及不同的流量分布形式,如山形分布、均等分布形式等。
 
常见射流流量分布
 
掌握和利用高压水射流的断面形状,动压和流量分布特性意义在于:当平移清洗作业时,射流断面决定清洗作用时间的长短,动压和流量则决定着冲击能量的大小。

 

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  • 高压水射流
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