【摘要】：研發(fā)了一種高壓水射流實(shí)驗(yàn)臺(tái),測(cè)試了不同靶距和入射角對(duì)射流打擊力的影響。結(jié)果表明,射流打擊力隨靶距的增加呈先增后減,160 mm為最佳靶距,打擊力最大,具有較好的污垢清洗效率。由于非淹沒射流結(jié)構(gòu)特性,靶距過(guò)大和過(guò)小都不處于有效射流段,使打擊力減小,從而達(dá)不到去污目的。同時(shí),通過(guò)對(duì)最佳靶距及最大打擊力進(jìn)行理論驗(yàn)證,表明該實(shí)驗(yàn)臺(tái)測(cè)試數(shù)據(jù)合理可靠。通過(guò)調(diào)節(jié)噴嘴安裝角度來(lái)改變?nèi)肷浣?得出小的入射角可以獲得較大的射流打擊力,角度為0°時(shí),即為垂直打靶,打擊力最大。該實(shí)驗(yàn)臺(tái)不僅為今后高壓水射流現(xiàn)場(chǎng)清洗工作提供理論與實(shí)驗(yàn)支撐,還可以確定不同直徑噴嘴在各種直徑管道下高壓水清洗時(shí)的清洗參數(shù),以及適用于高壓水射流破巖等其他方向的參數(shù)研究。
【圖文】：

員諉嫻淖饔昧Ρ匭氪锏揭歡ǖ牧俳韁?［13］才能滿足垢層的去除要求，從而達(dá)到清洗目的。水射流打擊力可分解為水平和垂直分量。其中，水平分量對(duì)靶面污垢起切削作用，即為剪切力，決定著前行速度的快慢;垂直分量則為沖擊力，對(duì)污垢起滲透、破碎作用，若垂直分量低于臨界值，射流則只掠過(guò)垢層表面而不能起到清洗。射流打擊力在不同入射角的分解下得到的沖擊力不同，因此，為提高清洗效率，不僅需要較大的射流打擊力，還需要該力下能夠獲得較大的沖擊力。1．3靶距清洗作業(yè)所需要的水射流通常為非淹沒射流，其結(jié)構(gòu)如圖1所示［14］。水射流噴嘴對(duì)流體的約束可以使得水射流速度迅速增加，如進(jìn)口壓力55MPa時(shí)，射流速度就能增加至超音速;而當(dāng)射流進(jìn)入空氣之后，由于紊流引起了射流功率損失，使得紊流區(qū)射流速度隨著射流距離的增加而降低，最終導(dǎo)致沒有足夠的能量有效清洗靶件。因此，高壓水射流清洗主要運(yùn)用核心段水流清洗污垢。由此表明:從射流結(jié)構(gòu)特性而言，實(shí)驗(yàn)中在進(jìn)行高壓水射流清洗時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮靶距的影響。1－原始段，2－基本段，3－發(fā)散段圖1非淹沒水射流結(jié)構(gòu)圖同時(shí)，就理論研究發(fā)現(xiàn)而言，射流作用于物體表面的實(shí)際打擊力不僅取決于射流基本參數(shù)，同時(shí)也與噴嘴與物體間的距離有關(guān)，稱之為靶距。連續(xù)高壓水射流沖擊被清洗物體過(guò)程中，由于噴嘴出口處射流較緊密，沖擊后沿物體表面流出，打擊力大小有限;當(dāng)靶距增大時(shí)，射流擴(kuò)散，沖擊物體后引起大量液體反濺，會(huì)增大對(duì)物體的打擊力;但隨著靶距的繼續(xù)增大，射流速度將會(huì)降低，打擊力也就隨之減校因此，研究射流打擊力與靶距的變化關(guān)系，對(duì)于研究射流性能參數(shù)尤為重要。通常把射流對(duì)物體表面的打擊力最大時(shí)的靶距稱為最佳靶距l(xiāng)opt，了解最佳靶距與射流基本參數(shù)間的關(guān)系

刂粕淞餮沽?整個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)以工字梁為底座，并設(shè)有2個(gè)平行導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上安裝著帶有噴頭的滑塊，該滑塊與滾珠絲桿配合，通過(guò)絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)達(dá)到調(diào)節(jié)靶距(噴頭到靶板的距離);靶板所在的工作臺(tái)安裝在裝置右側(cè)，通過(guò)蝸輪蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)原理使工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，繼而使靶板轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度來(lái)反映射流角度，角度的大小由其上黏貼的量角器讀取，且靶板起始位置與量角器90°刻線垂直;同時(shí)在靶板上裝有測(cè)力傳感器，用于測(cè)量水射流打靶壓力。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要注意:①噴頭必須被夾緊以防止其竄動(dòng)而造成測(cè)力誤差;②噴頭到傳感器的有效距離最大為300mm。圖2實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)物圖整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置的工作情況即可簡(jiǎn)述為，泵通過(guò)軟管將高壓水送到噴頭處，初始時(shí)，噴頭保持水平布置，通過(guò)滾珠絲桿的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)不同靶距下的水射流測(cè)量;調(diào)整靶板工作臺(tái)的角度，研究不同入射角和靶距對(duì)水射流的影響。2．2實(shí)驗(yàn)參數(shù)的確定由上述實(shí)驗(yàn)原理可知，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，靶距、泵壓力、噴嘴安裝角度(入射角)、噴嘴直徑等是確定射流打擊力與射流清洗參數(shù)關(guān)系的重要數(shù)據(jù)，其中噴嘴安裝角度由靶板的轉(zhuǎn)動(dòng)角度來(lái)表示，角度為0°時(shí)，噴嘴垂直打靶。因此確定如下實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行射流清洗參數(shù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試:靶距(直尺)，mm;射流壓力(壓力閥)，MPa;射流打擊力(壓力傳感器)，N;安裝角度(量角器);噴嘴直徑(直尺)，mm。2．3實(shí)驗(yàn)臺(tái)測(cè)試的主要步驟及數(shù)據(jù)(1)實(shí)驗(yàn)開始階段，壓力顯示器上數(shù)值調(diào)為零。(2)開始實(shí)驗(yàn)，打開噴頭閥門，，泵上的壓力閥顯示為4MPa，噴頭處的壓力閥的數(shù)值為3MPa，過(guò)程中存在壓力損失。(3)調(diào)試不同靶距，距離范圍在100～200mm，間隔10mm。(4)因?yàn)閴毫鞲衅鹘佑|面積較小，所以調(diào)整角度設(shè)為0°～30°，間隔為10°。(5)記錄不同靶距和不同安裝角下的壓力傳感器的數(shù)據(jù)，結(jié)果見圖3，其中Α(x)表示靶
【作者單位】： 北京石油化工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院;北京化工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院;
【基金】：北京自然科學(xué)基金項(xiàng)目(3132010)
【分類號(hào)】：TB490

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1 張小明;郭根喜;陶啟友;黃小華;胡昱;;高壓射流水下洗網(wǎng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的瞬態(tài)射流打擊力研究[J];現(xiàn)代制造工程;2011年05期

本文編號(hào)：2553555