【摘要】：摻氣搖臂噴灌噴頭的研制受國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于摻氣方法的低壓水射流分散特性研究”(項(xiàng)目編號(hào):51379090)的資助。摻氣搖臂噴頭是一種氣液兩相射流的新型多功能應(yīng)用設(shè)備。其不僅可以通過自吸式吸入氣體、液體實(shí)現(xiàn)多功能應(yīng)用和改善水力性能,而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便,適應(yīng)噴頭向多功能及節(jié)能方向發(fā)展的趨勢(shì)。針對(duì)搖臂式噴頭低壓時(shí)存在水射流末端水量過分集中的問題,本文主要從20PY_2和30PY_2摻氣搖臂噴頭的設(shè)計(jì)出發(fā),研究了摻氣結(jié)構(gòu)對(duì)該噴頭的抽氣、抽液性能的影響及摻氣量對(duì)水力性能的改善狀況,通過高速攝影試驗(yàn)驗(yàn)證了搖臂噴頭摻氣后水射流的變化情況,并對(duì)該噴頭進(jìn)行組合噴灌試驗(yàn),檢驗(yàn)摻氣后的噴灌改善效果。研究的主要結(jié)論如下:(1)在搖臂噴頭結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,創(chuàng)新設(shè)計(jì)了摻氣結(jié)構(gòu),同流量情況下,形成自吸形式的氣液兩相射流。參考《旋轉(zhuǎn)式噴頭》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),與搖臂噴頭噴灌效果相比,兩種型號(hào)摻氣搖臂噴頭低壓起始工作壓力均可以降低100kPa。(2)摻氣搖臂噴頭的摻氣管內(nèi)徑、摻氣管伸縮距離以及噴嘴錐角為影響抽吸性能和水力性能的因素。堵住副噴嘴,該噴頭推薦的試驗(yàn)結(jié)構(gòu)如下:噴嘴錐角38°,摻氣管伸縮距離為2mm,摻氣管內(nèi)徑為4mm(30PY_2)、2mm(20PY_2)。同工況下,摻氣時(shí),該噴頭的射程與搖臂噴頭的相近;摻液時(shí),該噴頭射程比其搖臂噴頭短約1m。工作壓力增大時(shí),該噴頭吸氣、吸液量增加但增量降低,且液氣比和液液比呈下降趨勢(shì);該噴頭摻氣、摻液可以有效改善水量分布效果,降低射流末端水量集中的情況,且摻氣量越多,效果越明顯;模擬組合噴灌試驗(yàn)時(shí),20PY摻氣搖臂噴頭摻液時(shí)效果最好,1.2倍組合間距最佳,噴灌均勻系數(shù)平均值為80%。(3)采用高速攝影法和圖像處理的方法研究20PY_2摻氣搖臂噴頭氣液兩相射流初始段,觀測(cè)到噴嘴出口氣相呈連續(xù)性脈動(dòng)形式,200kPa和300kPa工作水壓力下脈動(dòng)頻率分別約73Hz和140Hz,頻率隨工作水壓力升高而增大。獲得不同工作壓力下,射流破碎長(zhǎng)度與射流的射程之間的擬合經(jīng)驗(yàn)式,經(jīng)驗(yàn)式用于對(duì)比分析氣液兩相射流的特征長(zhǎng)度值。(4)低壓田間組合噴灌試驗(yàn)條件下,風(fēng)速為1m/s時(shí),20PY_2摻氣搖臂噴頭的蒸發(fā)漂移量約在5%左右;該噴頭的平均噴灌強(qiáng)度模擬值與試驗(yàn)值偏差基本保持在5%-9%間;該噴頭噴灌均勻系數(shù)平均值在80%左右,高于搖臂噴頭;結(jié)合工作壓力和組合間距對(duì)噴灌均勻性的影響,通過數(shù)據(jù)分析CU值與DU_(lq)、DU_(hq)、DU_(lh)和DU_(hh)關(guān)系及噴灌強(qiáng)度試驗(yàn)值模擬圖對(duì)比,印證了低壓下,該噴頭最佳工作壓力為300kPa,最佳組合間距為1.1R。
【圖文】：

臂噴頭的結(jié)構(gòu)、原理2系列搖臂噴頭的結(jié)構(gòu) PY2系列搖臂噴頭指的是所有 PY 型號(hào)帶有副噴嘴的搖臂噴頭。按分類，PY2系列搖臂噴頭有單噴嘴、雙向雙嘴、單相雙嘴和三嘴等型形式來分類，PY2系列搖臂噴頭有帶換向機(jī)構(gòu)的扇形噴灑和無換向?yàn)煞N型式。無論按照 PY2系列搖臂噴頭的哪種形式來分類，其機(jī)旋轉(zhuǎn)密封機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、換向機(jī)構(gòu)四個(gè)主要部分組成。如圖 2.1 為噴頭結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖，1-空心軸套；2-空心軸；3-減磨密封圈；4-限位簧；6-彈簧罩；7-底座；8-換向器；9-反轉(zhuǎn)鉤；10-搖臂；11-搖臂軸彈簧座；13-搖臂軸下襯套；14-調(diào)位螺釘；15-搖臂軸；16-搖臂彈簧；8-穩(wěn)流器；19-打擊塊；20-噴嘴；21-副噴嘴。

尺寸、斷面形狀和表面粗糙層度等，這水力性能。列搖臂噴頭正常旋轉(zhuǎn)工作，能繞豎管轉(zhuǎn)需要旋轉(zhuǎn)密封機(jī)構(gòu)。目前，PY2系列搖端面密封和徑向密封。PY2系列搖臂噴2.2 所示，1-減磨密封圈；2-空心軸；3-密封圈；7-噴體；8-O 型密封圈；9-噴作時(shí)，，需要靠水流的作用力，使空心軸工作時(shí)，需要由防砂彈簧漲緊，使水流產(chǎn)生外漏的問題，起到密封的作用。由磨的摩擦系數(shù)相對(duì)較小，從而能夠減少
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S277.94

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2702719