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騰躍 東莞市騰躍噴霧凈化科技有限公司
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 ※ 噴嘴在高壓水射流清洗機中的應用
來源:騰躍噴霧凈化科技   發布人:騰躍噴霧凈化科技  時間:2012-4-17 22:37:45   

    一、高壓水射清洗技術
    1、最佳的噴嘴
    噴嘴是高壓水射流清洗設備對外做功的最直接執行元件,因此,噴嘴品質的優劣直接影響高壓水射流清洗設備的性能及清洗效果。為了提高清洗作業的效率,在合理匹配高壓水射流系統每一個部件的同時,必須設計出最佳的噴嘴與系統匹配。
    2、清洗原理與噴嘴要求
    高壓水射流清洗技術是通過高壓水發生裝置使常壓狀態下的水變成高壓水(根據不同用途使用壓力范圍很大,一般在30-380MPa),經過控制系統,最后通過特制噴嘴噴出能量高度集中、速度非?斓乃淞,作用在被清洗物表面上,進而實現清洗作業。因此,噴嘴必須滿足以下幾個方面的基本要求:
    (1)匹配清洗系統壓力和流量,噴嘴孔徑設計應合理;
    (2)需保證流體的流動特性,噴嘴結構設計十分合理;
    (3)提高作業效率要求噴嘴加工工藝精密;
    (4)保證噴嘴良好的使用壽命,需選擇好噴嘴材料。


    二、清洗噴嘴的選型
    在工程清洗中,由于噴嘴的種類和型式繁多,為了能以最低的能耗獲得最佳的清洗效果,首先要根據不同的清洗對象選取不同功能的噴嘴。例如,在清洗平面時,應選擇平面清洗噴嘴,同時還要綜合考慮清洗效率和清洗成本,在追求高效率的清洗條件下,可以選擇平面清洗旋轉噴嘴;在追求低成本的條件下,可以選擇普通平面清洗噴嘴。又如,在管道清洗時,應根據直徑大小選用大直徑清洗用噴嘴或小直徑清洗用噴嘴。再如,在容器清洗時,應選擇專用的容器清洗噴嘴。


    三、清洗噴嘴結構與參數分析
    高壓水射流清洗機工作時,射流壓力和流量的增加都會使噴嘴出口水射流打擊力增加。因此,在噴嘴設計時,為了實現最佳性價比,射流壓力存在一個最佳值。當射流壓力超過門限壓力后,隨著射流壓力的增加,清洗所消耗的比能(清洗單位面積垢物所需要能量)下降。但是,超過該值繼續增加射流壓力,則清洗所消耗的比能將會增加。所以,為了使高壓水射流清洗機能在最低能耗下產生最大的水射流打擊力,必須合理地匹配高壓水射流清洗機的壓力、流量及噴嘴的結構和直徑。


    1、噴嘴孔數對清洗作業的影響
    我們以工程清洗常用的射流壓力70MPa、流量70L/min為例來分析噴嘴孔數對高壓水射流換熱器清洗作業的影響。當清洗機在額定狀態下工作時,不同的噴嘴孔數對應的孔徑、噴嘴出口的最大射流打擊力及射流靶距為10mm時的作用面積:如匹配的單孔噴嘴直徑d1=2·2mm,單孔噴嘴出口的最大射流打擊力F1=436N,單孔噴嘴作用在管壁上的面積S1=15·8mm2。
    清洗機在額定壓力和流量狀態下工作時,隨著噴嘴孔數的增加,各噴孔處的流量減少,噴孔出口最大射流打擊力和各噴孔射流作用面積也隨之減小,但在同樣的射流靶距情況下,n個噴孔的總射流面積增加,且噴嘴個數的增加與噴孔射流打擊力的減小和射流面積的增加呈近似線性關系。
    經上所述我們得知:當噴嘴直徑確定后,射流靶距是影響射流覆蓋面積變化的唯一變量,如果射流靶距增加一倍,則射流覆蓋面積將增加4倍,但水射流打擊力僅為原來的1/4,如果把射流靶距減小一半,則射流覆蓋面積僅為原來的1/4,但水射流打擊力為原來的4倍。因此,噴嘴孔數并不是影響射流打擊力和總射流面積的唯一因素,隨著噴嘴孔數的增加,總射流面積的增加并不能有效補償射流打擊力的減小,而且總射流面積的增加對射流打擊力的補償越來越小。


    2、噴射角對清洗作業的影響
    噴嘴的噴射角是影響清洗作業效果的重要因素。以噴射角α=45°、β=60°為例:噴射角為β的噴孔清洗內徑為DN2管道,兩種情況下的射流靶距相同。假設噴射角為α和β的噴孔直徑相同,可以得出Fα=Fβ。由力學分解原理可知,α噴射角徑向打擊力Fα,r=Fα·sinα=22·Fα,α噴射角軸向打擊力Fα,z=Fα·cosα=2·Fα,β噴射角徑向打擊力Fβ,r=Fβ·sinβ=32·Fβ,β噴射角軸向打擊力 Fβ,z=Fβ·cosβ=12·Fβ。因此,Fα,r<Fβ,r,Fα,z>Fβ,z。根據噴射角對射流打擊力的軸向和徑向分量的影響,在清洗結垢主要附著在管壁上的管道時,可將噴嘴的噴射角設計大一些,使得噴嘴可以較大的徑向射流打擊力Fβ,r作用在被清洗管道結垢物上,獲得良好的清洗效果和效率。在清洗幾乎堵塞(結垢主要附著在管道中心)的管道時,可將噴嘴的噴射角設計小一些,使得噴嘴可以較大的軸向射流打擊力Fα,z作用在被清洗管道結垢物上,以獲得良好的清洗效果和效率。


    3、前噴孔與噴嘴軸線的距離對清洗作業的影響
    在工程清洗作業中,前噴孔與噴嘴軸線的距離L對清洗作業效果有重要的影響。實踐經驗告訴我們,當前噴孔的噴射角α一定的時候,前噴孔與噴嘴軸線越近,清洗堵塞的管道效果越好。這主要是因為清洗堵塞的管道,必須先在管道的中心清洗出一條通道,而射流打擊力最大的區域集中在噴孔射流軸線附近,所以前噴孔與噴嘴軸線的距離越近,噴孔的最大射流打擊力作用區域離管道中心也越近。


    4、噴嘴旋轉對清洗作業的影響
    在工程清洗中,旋轉噴嘴越來越受到人們的青睞。與普通非旋轉噴嘴相比,旋轉噴嘴清洗作業時不僅效果好,而且效率也高。
    (1)旋轉噴嘴射流覆蓋較均勻,面積較大。旋轉噴嘴由于其旋轉作用,射流把整個圓周均勻地覆蓋了,而非旋轉噴嘴射流只覆蓋了9個噴孔射流面積。旋轉噴嘴的轉速小可到每分鐘幾轉,大可到每分鐘幾千轉。目前,平面清洗噴嘴的旋轉速度通?蛇_3000r/min。以雙孔旋轉噴嘴,轉速為300r/min 計算,則旋轉噴嘴在環形陰影區域每一點循環噴射的頻率為10Hz。這樣,既避免了非旋轉噴嘴連續噴射造成的“水墊作用”,也使得旋轉噴嘴單位時間內更大范圍地對污垢進行多次的沖刷,同一個清洗工作所需要的時間也就相對減少,從而提高效率?梢,旋轉噴嘴比非旋轉噴嘴具有更大、更均勻的射流覆蓋面,清洗效率更高。但是,旋轉速度過快,會使射流與被清洗面接觸的時間過短,垢物尚未破壞射流就離開被作用區域,影響清洗效果,因此,在采用旋轉噴嘴進行清洗作業時,要根據被清洗對象的特點,合理匹配旋轉速度。
    (2)旋轉噴嘴射流打擊力更大。以工程清洗常用的射流壓力為70MPa,流量為70L/min為例,對比非旋轉噴嘴與旋轉噴嘴的射流打擊力。在管道清洗工程中,如果旋轉噴嘴采用雙噴嘴噴嘴,則匹配的噴嘴直徑為1.5mm,單孔射流最大射流打擊力為197N。同時,為了使非旋轉噴嘴的射流覆蓋面積能夠趨近于旋轉噴嘴的射流覆蓋面積,非旋轉噴嘴必須采用多噴嘴噴嘴,如果一味提高噴嘴的個數,當清洗機的壓力和流量不變時,每個噴嘴對應的流量將會降低,射流打擊力也會減小。因此,在設計噴嘴孔數時,既要考慮隨著噴嘴個數的增加射流覆蓋增加,又要考慮單孔射流打擊力的減小。在這次對比分析中,筆者設計的噴嘴孔數為9個,此時每個噴嘴匹配的噴嘴直徑為0.7mm,單孔射流最大射流打擊力為42·9N。旋轉噴嘴的單孔射流最大射流打擊力是非旋轉噴嘴的4.5倍。


    高壓水清洗在目前占據了非常重要的位置,市場上70%以上的清洗工程都是通過這項技術完成的。那么,Jessie噴嘴在此系統中占據舉足輕重的地位,每一位JessieR都必須展現出專業的姿態,為現代化生產貢獻力量。


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