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高压清洗机喷嘴参数选择方法—估算法

时间:2013-04-10     来源:

在高压水射流清洗中,喷嘴的作用是将高压力低流速的水转化为低压力高流速的射流。喷嘴的性能将直接影响射流水力性能和工件的清洗质量,所以在设计制造高压清洗机中,正确、合理地选择喷嘴的类型及确定喷嘴的结构参数,是一个极其关键的问题。
 
一般在高压清洗机设计中,首先根据类比或试验方法确定系统的压力和流量,随后便可按照估算法对清洗机喷嘴参数进行计算。
 
高压清洗机喷嘴参数选择方法—估算法:
 
这种方法主要由流量连续性方程和能量守恒方程来确定喷嘴截面积:
 
Q=A•V=常数 [不考虑泵到喷嘴的流量损失] 公式(1)
 
公式(1)中:Q —柱塞泵流量,m³/s;
           A —喷嘴截面积,㎡;
           V —喷嘴处流速,m/s。
 
流量连续性方程 公式(2)
 
公式(2)中:喷嘴上游某断面的压力 —喷嘴上游某断面的压力,Pa;
           喷嘴出口处压力 —喷嘴出口处压力,Pa;
           喷嘴上游某断面的流速 —喷嘴上游某断面的流速,m/s;
           喷嘴出口处流速 —喷嘴出口处流速,m/s;
          喷嘴上游的某断面到喷嘴出口处的压力损失 —喷嘴上游的某断面到喷嘴出口处的压力损失,Pa;
          r —清洗液重度,N/m³;
          g —重力加速度,取g=9.81m/s²。
 
取柱塞泵出口和喷嘴出口两断面,则喷嘴上游某断面的流速=0,喷嘴上游某断面的压力高压清洗机的工作压力喷嘴出口处流速V喷嘴出口处压力=0;即可得出:
 
高压清洗机的工作压力表达式 公式(3)
 
喷嘴截面积计算公式 公式(4)
 
将公式(4)代入公式(1),便可确定喷嘴截面积。
 
公式(4)中:高压清洗机的工作压力 —高压清洗机的工作压力,Pa;
           高压清洗机的压力损失 —高压清洗机的压力损失,Pa。
 
为简化起见,我们假定不考虑压力损失,公式(4)便简化为:
 
喷嘴截面积简化公式 公式(5)
 
公式(5)中:K —清洗液性质有关的系数,对于清水,K=22.36N/(m/s)。
 
举例说明:高压清洗机的工作压力 高压清洗机的工作压力 = 7MPa,流量 = 0.55m³/h,工作介质为清水。则与其匹配的喷枪喷嘴截面积应为 = 1.291mm²。若喷嘴出口为圆截面,则其出口直径 = 1.28mm。
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