高压水射流技术74页PPT
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一、基础介绍高压水射流技术是近几十年来发展起来的一门新技术,其应用日趋广泛。
从原理上讲,它与我国煤矿中使用已久的水力采煤技术基本相同,都是把具有一定压力的水通过直径较小的喷嘴形成射流,将这股水射流作为工具进行切割、破碎和清洗物料。
所不同的只是高压水射流的水压更高、喷嘴直径更细而已。
水力采煤中使用的水压通常为5~15MPa,水枪出口直径为15~30mm;而高压水射的水压一般为30MPa以上,有的高达数百兆帕,喷嘴直径则在2mm以下,最小的可达0.1mm。
因此,高压水射流可以在很小的区域内集中极大的能量,例如1000MPa 的高压水射流的能量束密度可以与激光束相匹敌[1]。
图0-1为高压水射流切割系统示意图。
由低压泵站2产生的低压水在增压器3增压后,经高压胶管传送到喷嘴4形成高压水射流。
数控箱6操作喷嘴移动,从而完成各种切割作业。
切割后的废液经回收处理后排放。
由此可见,高压水射流系统一般由压力源,喷嘴及其控制装置以及连接它们的高压管路和其他附属装置所组成。
1.1高压水射流技术的发展概况自古以来,人们总把水比作柔弱,把岩石比作坚硬。
然而,水滴石穿却正是柔弱的水穿透坚硬岩石的现象。
在大雨中飞行的飞机被雨滴侵蚀的所谓“雨蚀”现象也是柔能克刚的实例。
然而,过去人们都是以消极的态度来研究如何防止高速水流的侵蚀,没有或很少采取积极的态度来研究如何利用高速水流为人类做功而已。
19世纪中叶,在北美洲第一次使用了高压水射流开采非固结的矿床。
在20世纪50年代,苏联和中国的水力采煤就是利用水射流的冲击和输送作用。
随着水力采煤技术的推广,人们开始对高压水射流技术产生了浓厚的兴趣,同时也认识到,提高水的压力适当减小喷嘴直径可以显著地提高水射流的落煤效果。
于是人们便开始研制较高压力的压力源(高压泵和增压器)及高压脉冲射流(俗称水炮)。
进入20世纪60年代大批高压柱塞泵和增压器的问世,大大推动了高压水射流的研究工作。
当时,部分学者片面认为好像高压水射流的压力越高越好。
高压水射流清洗技术高压水射流清洗技术是近年来在国际上兴起的一门高科技清洗技术。
高压水射流清洗具有清洗成本低、速度快、清净率高、不损坏被清洗物、应用范围广、不污染环境等特点。
自80年代中期传入我国以来,逐渐得到了工业界的普遍认同与重视。
在传统的清洗作业中采用的清洗技术有机械钻孔清洗、蒸汽清洗、化学清洗、超声波清洗、以及水射流清洗等几十种形式。
日本、欧美等西方发达国家在70年代以前主要采用化学方法清洗,自70年代末开始发展高压水射流清洗技术。
到目前为止,高压水射流清洗已经成为西方发达国家的主流清洗技术,占到了清洗业市场份额的80%以上,在美国,高压水射流清洗已占到了清洗业的90%。
我国的清洗行业多年来一直处于化学和手工清洗的落后状态,据估计,我国工业清洗目前80%是用化学方法。
无论是化学清洗还是人工清洗都存在着清洗成本高、效率低、污染环境等问题,远远不能满足现代社会日益增长的工业及民用清洗要求。
高压水射流清洗技术自80年代中期传入我国后,在90年代中期得到迅速普及。
目前,高压水射流清洗在我国工业清洗中已超过10%,并且正在迅速增长。
随着现代社会对清洗行业提出的效率、洁净率及环保要求的不断提高,高压水射流清洗技术在我国的普及应用是必然趋势。
一、高压水射流清洗技术的特点高压水射流"是指通过高压水发生装置将水加压至数百个大气压以上,再通过具有细小孔径的喷射装置转换为高速的微细"水射流"。
这种"水射流"的速度一般都在一倍马赫数以上,具有巨大的打击能量,可以完成不同种类的任务。
将这种高度聚能的水射流用来完成各种清洗作业的技术称为"高压水射流清洗技术"。
高压水射流清洗属于物理清洗方法,与传统的人工、机械清洗及化学清洗相比,有如下优点:①水射流的压力与流量可以方便地调节,因而不会损伤被清洗物的基体。
②高压水射流清洗不会造成二次污染,清洗过后如无特殊要求,不需要进行洁净处理。