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首頁(yè) > 技術(shù)文章

高壓清洗機能量的分布與清洗效率的提高

時(shí)間:2012-07-09     來(lái)源: http://www.hr-packing.cn

高壓清洗機在近些年來(lái)的發(fā)展非常迅速,已經(jīng)廣泛應用于各行各業(yè)。如機械制造,鑄造,油田等行業(yè)。它的原理是利用高壓泵將動(dòng)力源(電動(dòng)機或柴油機)的機械能轉換為壓力能,具有高強度壓力的水通過(guò)高壓噴嘴的小孔,再將壓力能轉換為動(dòng)能,從而形成高速的微細水射流,利用高壓水射流的強大沖擊力沖擊被清洗物體,把污垢剝離、清除,以達到清洗的目的。那么,如何更加有效地利用高壓水射流的能量來(lái)提高清洗效率成了一門(mén)新的課題。
 
根據伯努力方程可知,高壓清洗機的總能量由位能、靜壓能和動(dòng)壓能組成。位能值由于太小可以忽略。在噴嘴出口處,由于流道無(wú)窮擴大,靜壓能全部轉換為動(dòng)壓能。這時(shí)高壓清洗機噴射系統總能量可由下列公式表達:
 
高壓清洗機噴射系統總能量計算公式  公式(1)
 
公式(1)中:高壓清洗機總能量 —高壓清洗機噴射系統總能量,m;
           高壓清洗機車(chē)上段能量損失 —車(chē)上段能量損失,m;
           高壓清洗機高壓膠管段能量損失 —高壓膠管能量損失,m;
           高壓清洗機噴嘴段能量損失 —噴嘴能量損失,m;
           高壓清洗機噴嘴出口處噴射動(dòng)能 —噴嘴出口處噴射動(dòng)能,m。
 
公式(1)中 高壓清洗機噴嘴段能量損失計算公式 和 高壓清洗機噴嘴出口處噴射動(dòng)能計算公式 代替,則可以得出公式(2):
 
高壓清洗機能量計算公式  公式(2)
 
公式(2)中:ζ —噴嘴能量損失系數;
           高壓水射流噴嘴出口速度 —射流出口速度,m/s;
           g —重力加速度,m/s²。
 
經(jīng)過(guò)理論分析和實(shí)驗,可以得出高壓清洗機能量和壓力分布曲線(xiàn),如下圖。
 
高壓清洗機噴射系統能量和壓力分布曲線(xiàn)
 
一、高壓清洗機能量曲線(xiàn)分析
 
如圖可知,高壓清洗機噴射系統能量組成部分如下:
 
1、包括卷筒在內的高壓清洗機車(chē)上段能量損失
 
如圖曲線(xiàn)①車(chē)上段所示,能量損失為 高壓清洗機車(chē)上段能量損失 ,在總能量損失中占有5%左右的比例。
 
2、高壓膠管段能量損失
 
如圖曲線(xiàn)①的高壓膠管段所示,能量損失為 高壓清洗機高壓膠管段能量損失 ,該段損失是高壓清洗機噴射系統中能量損失比較大的部分,有時(shí)甚至占總損失的2/3。比如用100m長(cháng)、內徑10mm的高壓膠管,就要產(chǎn)生200bar的壓力損失。由此看來(lái),高壓膠管的直徑和長(cháng)度的選用十分重要,在噴頭自進(jìn)力足夠的情況下,選擇粗一些的高壓膠管,能量損失可大幅度下降。
 
例如,在清洗鍋爐和熱交換器時(shí),盡可能將清洗機上的高壓膠管拆下一部分,這樣可大大減少高壓膠管段的能量損失,并提高清洗效率。
 
3、噴嘴段能量損失
 
如圖曲線(xiàn)①?lài)娮於嗡,能量損失為 高壓清洗機噴嘴段能量損失 。如果噴嘴結構設計合理,其能量損失占總損失的15%-20%,而如果設計不合理的噴嘴,其能量損失可達總損失的一半以上,數據相差非常大。
 
減少?lài)娮炷芰繐p失可從以下幾個(gè)方面著(zhù)手:
 
(l)高壓水從噴嘴入口處的圓錐段嚴格按13度設計,圓柱段長(cháng)度為噴嘴直徑的2.5倍。
(2)噴嘴出口處不得有倒角和圓弧,以避免射流發(fā)散,從而影響射流流束噴射質(zhì)量。
(3)噴嘴孔處的水流斷面變化不得過(guò)大,急流、拐彎不得過(guò)多,并且死角要圓滑過(guò)渡。
(4)內孔表面要有很高的光潔度,粗糙度應不大于1.6,有條件的按0.4設計與制造。
 
二、壓力曲線(xiàn)分布
 
如圖曲線(xiàn)②所示,0-4段為車(chē)上段壓力降,主要由管接頭和直角彎頭造成。由于此段壓力損失并不大,可忽略其影響。
 
曲線(xiàn)②的4-5段為高壓膠管段,壓力降最大,因此這是高壓清洗機壓力損失的主要部分,應從以下幾方面解決:
 
(1)提高高壓膠管內孔材料的光潔度,如采用聚氨醋或尼龍11等材料,可使摩擦系數減小5倍以上。
(2)盡可能采用較粗的高壓膠管。
(3)工作時(shí)可去掉多余部分的高壓膠管,以減少長(cháng)度。
 
曲線(xiàn)②的5-6段為噴嘴壓力降,,可用減少?lài)娮炷芰繐p失的方法來(lái)減小此段壓力降。
 
曲線(xiàn)②的“6”點(diǎn)為高壓水的噴嘴出口點(diǎn),靜壓為0,全部轉換為動(dòng)壓,所以動(dòng)壓值越大,噴嘴出口處的流速也越大,高壓清洗機的效率也越高,這是我們用各種科學(xué)分析和技術(shù)手段所要達到的目的。
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  • 高壓清洗機能量分布
  • 高壓清洗機清洗效率
  • 高壓水清洗機