高压水射流喷嘴设计
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高压射流原理
高压射流原理是指在封闭管道中产生高压,通过喷嘴将流体加速至高速流出。
其基本原理为利用压力的差异产生速度,使流体通过喷嘴时速度增加,同时压力降低。
高压射流原理的实现需要通过某种方式增加流体的压力。
最常见的方法是使用压力泵,将流体压力增加到所需的高压水平。
高压泵通常采用柱塞或活塞的工作原理,通过机械力将流体压缩并推送到喷嘴。
一旦流体通过高压泵增加了压力,它将被引导到喷嘴。
喷嘴的设计是关键,它可以根据需求来控制流体的流速和方向。
喷嘴通常由一个狭窄的出口和一个扩大的喷嘴腔组成。
流体经过狭窄的出口时,流体速度会迅速增加,同时压力降低。
这是因为当流体通过狭窄的通道时,其流速必须增加以保持质量流量的平衡。
高压射流的速度增加使得流体具有较大的动能,可以应用于各种工业和科学领域。
例如,在清洗应用中,高压射流可以将污垢和杂质从表面上彻底清除。
在水下作业中,高压射流可以用于维修和清理水下设备和结构。
此外,高压射流还被广泛应用于加工、切割和喷涂等工艺中。
总之,高压射流原理利用压力差异将流体加速至高速,并通过喷嘴实现将动能转化为各种实际应用的原理。
高压水射流计算涉及到多个参数,如压力、流量和喷嘴直径等。
下面是一个简单的高压水射流计算公式示例:假设我们需要计算喷嘴出口直径为10毫米的高压水射流的流量。
首先,我们选择一个流量系数。
根据经验,当喷嘴直径为10毫米时,流量系数约为57。
接着,我们将流量系数代入公式Q=K√(10P),其中Q 是流量,P 是压力。
根据给定的数据,喷嘴出口直径D=10毫米,流量系数K=57,压力P=100巴(Bar)。
将这些数据代入公式,我们可以计算出流量Q。
计算结果为:Q=280.8 升/分钟(L/min)。
因此,当喷嘴出口直径为10毫米,压力为100巴时,高压水射流的流量约为280.8 升/分钟。
需要注意的是,高压水射流计算涉及到多个因素,包括喷嘴形状、压力、流量和管道长度等。
在实际应用中,需要根据具体情况选择合适的参数和公式进行计算。
同时,由于高压水射流技术具有较高的技术要求和安全风险,应用时需要采取必要的安全措施并遵循相关操作规程。
高压水射流喷嘴的设计及其结构优化针对于水射流切割系统而言,关键的设备之一就是喷嘴,严重影响射流内部流场和水射流动力学性能。
通过分析和研究传统直线类型喷嘴,改进喷嘴流道结构,将既具有过渡段和平直段又具有收缩段的流线型喷嘴设计出来。
标签:高压;水射流喷嘴;设计;结构前言:无论对射流流场分布,还是水射流力学性,喷嘴都具有至关重要的影响。
喷嘴结构好能够将水射流加工的精度和效率有效地提升。
喷嘴内部水射流运动的速度也非常快,因此,嚴重磨损喷嘴的结构[1]。
怎样设计出既能够满足加工效率和精率又耐用的喷嘴结构,是当前国内外学者研究和分析的重要课题。
一、设计高压水射流喷嘴(一)水射流结构和机理1.水射流的结构。
射流就是流体通过小孔或者狭缝流动的一种现象。
水射流结构图见图1所示。
图1中分为初始段、基本段、转折段以及消散段四个段。
射流初始段,射流离开喷嘴,虽然就会由于与环境介质能量的转换,而有扩散和紊动剧烈地发生,但是,射流速度并没有改变,而且射流轴线方向上的动压力值和密度,都是保持不改变的。
基本段,射流轴向速度值和动压力值都在渐渐地且有规律地减小,在与轴线断面上垂直时,无论是射流的轴向速度值,还是动压力值,分布都是呈高斯曲线。
转折段,由于射流方向和大小都会有一个突变,所以称此段为“转折段”。
消散段,也是射流最后的一段,射流与射出环境介质在该段中已经完全融合,射流轴向速度和动力值这时都非常小。
结合不同需求来利用不同段的射流,致使射流的最大能量转换率和使用率能够有效地实现[2]。
2.水射流的机理。
水射流就是通过一系统或者一个小孔,将一定静压水喷射成水流且形成细小流线束,致使这种细小流线束既具有较高动压,又具有较高流速。
根据不同标准,水射流分类也不同。
根据驱动压力分:可以分为超高压水射流、高压水射流、中压水射流以及低压水射流。
该文水射流压为选用的是200Mpa,属于超高压水切割。
根据环境介质分:可以分为淹没式式射流和非淹没式射流。
高压喷头原理高压喷头是一种常见的喷射设备,它利用高压水流或气流将液体或气体喷射出去,广泛应用于清洗、喷涂、灭火等领域。
高压喷头的原理是通过增加流体的压力,使其在喷嘴处产生高速喷射,从而达到清洗或喷涂的效果。
本文将从高压喷头的原理入手,介绍其工作原理及应用领域。
高压喷头的原理主要包括流体力学原理和喷嘴结构原理。
首先,流体力学原理指的是通过增加流体的压力,使其具有较大的动能,从而在喷嘴处产生高速喷射。
高压泵将流体压力增加到一定程度后,通过管道输送至喷嘴处,流体在喷嘴的收缩段内加速流动,形成高速流体射流。
其次,喷嘴结构原理是指喷嘴内部的结构设计能够有效地将高压流体转化为高速射流,喷嘴的形状和尺寸对流体的喷射效果有着重要影响。
高压喷头的工作原理可以简单概括为,通过高压泵将流体压力增加到一定程度,然后将高压流体输送至喷嘴处,喷嘴内部的结构设计能够有效地将高压流体转化为高速射流,从而实现清洗、喷涂等功能。
在清洗领域,高压喷头可以利用高速喷射的水流将污垢冲洗掉;在喷涂领域,高压喷头可以将涂料以高速喷射到工件表面,实现快速均匀的涂装。
除了清洗和喷涂领域,高压喷头还广泛应用于灭火、除尘、水力劈裂等领域。
在灭火领域,高压喷头可以利用高速喷射的水流将火灾扑灭;在除尘领域,高压喷头可以利用高速喷射的气流将粉尘清除;在水力劈裂领域,高压喷头可以利用高速喷射的水流对岩石进行劈裂。
综上所述,高压喷头利用高压泵将流体压力增加到一定程度,然后通过喷嘴将高压流体转化为高速射流,从而实现清洗、喷涂、灭火、除尘、水力劈裂等功能。
高压喷头的原理涉及流体力学原理和喷嘴结构原理,其工作原理简单明了,应用领域广泛。
希望本文能够对高压喷头的原理有所了解,为相关领域的工作和研究提供帮助。
油管清洗专用高压水射流旋转喷头外形尺寸及当量喷嘴直径参数选择简介油管清洗工作需要使用高压水射流来清洗油管内部的污垢,为了达到清洁效果,需要使用专用的高压水射流旋转喷头。
而为了让旋转喷头达到最佳使用效果,需要选择合适的喷头外形尺寸及当量喷嘴直径参数。
本文将介绍油管清洗专用高压水射流旋转喷头的外形尺寸及当量喷嘴直径参数选择。
高压水射流旋转喷头外形尺寸选择高压水射流旋转喷头紧要由芯轴、轴承、转盘、喷孔等构成。
而外形尺寸选择则需要兼顾以下几个方面:1. 喷头的压力范围高压水射流旋转喷头的压力范围一般会有明确标明,需要依据使用的高压水射流器的压力范围来选择合适的旋转喷头。
2. 喷头的扭矩和转速清洗油管需要旋转喷头进行清洗,因此需要依据所需的扭矩和转速来选择旋转喷头的尺寸。
一般来说,较大的喷头将具有更高的扭矩和较低的转速,而较小的喷头则相反。
3. 喷头的外形尺寸和清洗范围清洗不同尺寸的油管需要使用不同外形尺寸的旋转喷头。
一般来说,较小的旋转喷头适用于小直径的油管清洗,而较大的旋转喷头适用于大直径的油管清洗。
当量喷嘴直径参数选择当量喷嘴直径是指高压水射流喷头的喷头孔径和高压水射流的流量之间的关系。
在油管清洗工作中,需要选择合适的当量喷嘴直径以达到最佳的清洁效果。
以下是选择当量喷嘴直径的几个方面:1. 清洗站点的需求清洗站点的不同需求会影响当量喷嘴直径的选择。
例如,需要清洗较大的油管时,需要选择较大的直径,以确保适当的流量和压力。
对于清洗工作需要更高的清洁效率时,也需要选择较小的当量直径。
2. 高压水射流流量和压力高压水射流喷头的流量和压力会直接影响到当量喷嘴直径的选择。
一般来说,当需要更大的流量和更高的压力时,需要选择较大的当量喷嘴直径。
3. 需要清洗的物质不同种类的污垢需要不同的清洁方案和当量喷嘴直径。
例如,清理硬质污垢时需要更高的喷头压力,而清理比较软的污垢时需要较小的当量喷嘴直径。
总结油管清洗专用高压水射流旋转喷头外形尺寸及当量喷嘴直径参数的选择在油管清洗工作中特别紧要。
高压/超高压水喷射上千年来世界各地的人们都将水用于清洁,但将水作为媒介广泛用于基材表面的高压清洁,只有不过四十余年的时间。
在探讨用水进行表面清洁时,必须牢记下列定义:-水清洗,不同于水喷射,是在很低的压力下进行的,而我们将水清洗分为两级(根据SSPC-VIS 4(I) / NACE7 标准):·低压水清洗是在低于34 MPa(5000psi)的压力下进行的清洗。
·高压水清洗是在34到70MPa(5000到10000psi)的压力下进行的清洗。
-水喷射(根据SSPC-VIS 4(I) / NACE7 标准)包括两级:·高压水喷射是在70到170MPa(10000到25000psi)的压力下进行的水喷射。
·超高压水喷射是在170MPa(25000psi)以上的压力下进行的水喷射。
以上定义(可能)将在即将推出的标准中用到:ISO 8501-4 用高压水喷射法完全去除已涂装及未经涂装的钢质基材表面的铁锈和原涂层的处理等级高压水喷射是一种用高速水流冲刷所要清洁的基材表面的清洁技术。
而这种高速是将水流通过一个专门设计,孔径很小的喷嘴而产生的。
在作者完成本文时,市场上出现了一种能够产生高达345MPa(50000psi)的水压的设备。
注:1 MPa = 10巴= 14.5 psi。
自1934年以来,压力高达5.5 MPa(800psi)的水清洗方法在美国的造纸纸浆业投入了使用,而在欧洲其应用始于1938年(相同的用途)。
在20世纪50年代末和六十年代初,人们开发出了能够产生40-70MPa(6-10000psi)水压的设备(主要在美国),但这种早期设备难以操作,操作人员一次只能维持5-10分钟的静态肌肉张力。
此类静态张力问题目前在一定程度上已经得到了解决(或者已经达到了可以接受的水平),而且人们设计出了相当多的设备用于大面积的平坦区域(有水平的,也有垂直的),它们或是采用遥控,或是只需要操作人员消耗很少的肌肉能量。
基于CFD的高压水射流喷嘴流场仿真分析
董宗正;付必伟;郭灿;席燕卿
【期刊名称】《石油和化工设备》
【年(卷),期】2016(019)007
【摘要】目前高压水清洗技术在油管清洗领域占据了非常重要的位置,喷嘴作为高压水射流清洗系统的核心元件,其结构直接决定了射流清洗效果,因此选择和设计合理的喷嘴结构是非常重要的。
基于计算流体动力学,建立三种常用喷嘴射流计算模型,以射流核心速度的衰减快慢、射流清洗的有效宽度、射流基本段长度作为喷嘴结构优劣的评价指标,通过计算分析得到:锥直型喷嘴最适宜作为高压水射流清洗喷嘴。
【总页数】4页(P20-23)
【作者】董宗正;付必伟;郭灿;席燕卿
【作者单位】西南石油大学机电工程学院,四川成都 610500;西南石油大学机电工程学院,四川成都 610500;西南石油大学机电工程学院,四川成都 610500;中国石油吐哈油田公司鲁克沁采油厂,新疆鄯善 838200
【正文语种】中文
【相关文献】
1.高压水射流清洗设备异形喷嘴内部流场的性能研究
2.圆锥长直管段喷嘴外流场的CFD仿真分析
3.基于FLUENT的高压水射流喷嘴的流场仿真
4.高压水射流消除残余应力的喷嘴流场分析
5.基于CFD的喷嘴结构对高压水射流反推特性的影响
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高压射流施工方案一、施工方案概述本文档旨在介绍高压射流施工方案,包括施工原理、施工流程、操作要点和安全措施等内容。
高压射流施工是一种利用高压水射流进行清洗、冲刷或去污的施工方法,广泛应用于建筑、工程、航空、环境清洁等领域。
二、施工原理高压射流施工利用高压水射流的冲击力和切割力,通过对目标物表面进行冲刷、清洗或去污,达到清洁、平整或恢复表面原貌的目的。
高压射流通常通过高压水泵产生,将水压增加到一定的工作压力后,经过高压软管和射流枪,喷射出高速的射流。
三、施工流程高压射流施工的流程可概括为以下几个步骤:1. 准备工作施工前需进行充分的准备工作,包括了解施工对象的性质和表面状况、选择合适的喷嘴和工作压力、准备所需的高压水泵和相关设备等。
2. 施工区域准备在施工区域进行相关的安全防护工作,确保周围人员和设备的安全。
同时,移除区域内的杂物和障碍物,确保施工能够顺利进行。
3. 施工操作根据具体的施工需求和对象的表面状况,选取合适的喷嘴和工作压力,通过射流枪将高压水射流喷射到目标表面。
移动喷嘴的位置和角度,覆盖整个施工区域,确保彻底清洁或去污。
4. 后期处理施工完成后,对施工区域进行清理,并进行必要的保养和维护工作,以确保设备的正常运行和延长使用寿命。
四、操作要点在进行高压射流施工时,需要注意以下要点:1. 安全第一施工前需进行安全培训和演练,确保施工人员具备相关的知识和技能。
同时,施工现场需设置明显的安全警示标识,并佩戴好个人防护装备。
2. 喷嘴选择根据施工对象的表面状况和所需处理的材料,选择合适的喷嘴。
喷嘴的类型和尺寸决定了射流的角度和压力,应根据实际情况进行选择。
3. 工作压力控制控制好工作压力的大小,避免使用过高的压力造成损伤或危险。
根据施工对象的硬度和表面材料的特性,合理调节工作压力。
4. 射流距离和喷射角度掌握好射流距离和喷射角度,确保射流能够充分覆盖施工区域。
过近或过远的射流距离和不正确的喷射角度都会影响施工效果。
第一章喷头改良设计的须要性喷雾喷头是经由过程必定办法,将液体分别渺小雾滴的装配,今朝在运用的一般是采取减小喷口直径,这些喷头雾化效力低,水量小,第二章喷嘴设计及盘算喷嘴是喷头的重要部件,也是直接影响喷灌质量和喷头水力机能的一个部件.它不单要最大限度地把水流压能变成动能,并且要保持稳流器整顿过的水流仍具有较低的紊流程度.喷嘴的构造情势一般有下列三种:1.圆锥形喷嘴圆锥形喷嘴因为其构造简略,加工便利而被大量运用于喷头,其构造如图.圆锥形喷嘴的重要构造参数是:喷嘴直径 D c,喷嘴圆柱段长度l,喷嘴内腔锥角 .有的喷头为了进步雾化程度或增长喷头近处的水量,而在喷嘴出口处增长一破裂摧毁螺钉,其构造见图 .因为射流撞击在螺钉上,增长了碰撞阻力乃至影响了喷头的射程及喷洒平均度,所以如今除了个体喷头外已很少采取加破裂摧毁螺钉的构造.2.流线形喷嘴为了使水流平顺,有的喷头设计成流线形,以削减水流冲击损掉.流线形喷嘴构造如图所示.苏联维多新斯基为流线形喷嘴的设计供给了盘算公式:实验标明,水流不很平顺的喷头采取流线形喷嘴,喷头射程能增长8~12%.但水流很平顺的喷头采取流线形喷嘴,喷头的射程增长很渺小.由此可见,流线形喷嘴能使水流安稳从而进步喷头射程.3.流线圆锥形喷嘴流线圆锥形喷嘴是上述两种情势之联合,图12就是这种情势的喷嘴.从图可以看出来,水流自喷管先经由喷嘴的流线形段,继而经由圆锥形段.从加工来说,凸流线形喷嘴易于加工.因为圆锥形喷嘴有构造简略,加工便利等长处,所以今朝喷头大多采取圆锥形喷头.第二节 喷嘴直径的肯定喷嘴直径是一个重要的数值,它直接影响到喷灌质量,如喷灌强度,平均度和雾化程度.它又和喷头的构造和水力机能有极为亲密的关系,诸如喷灌直径Dcm,喷头流量,射程和工作压力等. 因为喷头喷出的射流是高压高速水流的孔口出流,所以可运用水力学的圆形孔口出流公式盘算.即: Q=02024gH D πμ式中:0H =2φH 个中, Q —喷嘴流量μ--流量系数0D -射流紧缩断面的直径0H -射流紧缩断面的压力φ-流速系数H-喷头工作压力知道了射流紧缩断面的直径可由奥克勒所推举的盘算式盘算喷嘴直径: D )2sin 16.01(10θ-=C D D 式中1θ-喷嘴内腔渐缩角但是,喷嘴直径还对喷头射程 雨滴粒径有明显的影响.这是因为,喷头的工作压力与喷头直径的比值(H/Dc )对于射程和雨滴粒径具有明显的影响.所以,喷嘴直径的肯定不但要斟酌到流量,并且还更应当斟酌到影响射程和雨滴直径的H/Dc 值.H/Dc 值对喷头射程具有较高度而明显的影响,我们为了分解考核喷头仰角,喷头,找出对射程影响最明显的身分,并评定各因子的合适数值规模,实验成果经明显性磨练,得到喷头的工作压力与喷嘴直径的比值H/Dc 对喷头设计列表如下:从图中可以看出,当喷嘴直径一准时,射程会跟着压力的增大而增大,开端增长的很快,尔后即行迟缓,达到某一极限,不管压力多大,射程增长很微,甚至不增长.同时,从式中可知,喷嘴直径是可以反应喷嘴流量的,并且在工作压力一准时,对于雷同直径的喷嘴,其流量也是雷同的.并且因为射流功率N=rQH,所以在必定功率的前提下,只有在喷嘴压力和喷嘴直径有准确的比例,才干获得最远射程.喷头工作压力和喷嘴直径的比值H/Dc,在必定程度上反应了喷嘴的雾化程度,即喷沙 .对于喷嘴,跟着H/Dc的值的增长,水滴直径将削减;对于不合的喷嘴,在雷同的H/Dc,跟着喷嘴直径的增大水滴跟着喷嘴直径的增大水滴直径将削减,因为雷诺数增大.所以,对于喷嘴口径不合的喷头,不克不及划定同一的合适雾化指标.对于小口径喷嘴的喷头,其合适的H/Dc值要比大的大口径的喷头大 .所以,有的国度对各类尺寸的喷嘴划定在最佳工作压力规模,以为在如许的压力下所产生水滴是无害的.综上所述,因为喷嘴直径的大小影响到喷头的喷洒量,功率消费,射程和水底大小,,所以喷嘴止直径的肯定,应以式喷头内腔锥角又称渐缩角,实验标明,最合适的喷嘴内锥角,喷嘴冲出的射流密致段较长,从而使喷头获得最大射程.因为喷嘴近似圆锥形紧缩管,所以锥角紧缩管水力摩阻实验得到验证,即因为其有较小的摩阻系数,因而使得喷嘴前压力较大而使喷头射程较远.因为喷头是有压孔口出流,其出流量与喷嘴有亲密的关系,盘算式,喷嘴内锥角与流量系数也有必定关系.这一具有相当精度的关系可以用来盘算喷头喷嘴之流量系数μ.二喷嘴内概况的光洁度因为经由过程喷嘴的水流为高速水流,其速度一般都在20米/秒以上,所以喷嘴内概况的光洁度也是至关重要的.因为对于管嘴的孔口出流来说,流道光滑将会损坏水流概况,增大水力损掉,并破环喷嘴射流的密致段,从而影响射程,出流量和雾化程度等.我国的喷头一般都划定喷嘴的光洁度为不低于5∇喷嘴光洁度对流量系数的影响.三设计喷头最优参数选择由以上应拔取45度内锥角,流量系数为0.86.光洁度(概况光洁度)应为5∇.斟酌影响射程和水滴直径H/Dc值,H/Dc对喷头有高度影响,比值H/Dc在必定程度上反应雾化程度,即喷洒雨滴的直径,所以大家把它称为雾化指标.当H/Dc=3000时有最远射程.喷头工作压力和喷头直径的比值H/Dc是随其增长,水滴直径将减小,对于不合的喷嘴,,在雷同的H/Dc下,跟着喷嘴直径的增长而水滴直径将减小.供给各类雾化后果最佳选择:而当管口直径为2~3毫米时,H/Dc值选3000,压力值选0.7Mpa阁下,喷嘴仰角在40度到45度阁下,光洁度在5∇.四改变喷头喷洒轨迹的力学门路许多喷头采取的是喷洒轨迹为弧形的喷洒喷头,很糟蹋水源,面临多种喷洒的请求,本研讨采取弧形轨迹改为方形轨迹为研讨对象,根据流体力学道理,提出改变喷头喷洒轨迹的力学办法及门路.1 水头对流速的影响改变水头的门路一般有两种:一是运用水塔晋升水头;二是采取机械加压,如无水塔主动上水器等.其基起源基础理是,前者的压强变更是由高度差引起的,后者是采纳机械加压的办法实现压强和速度的变更,两者总的力学后果是雷同的.用这两种办法获得的压强差势必对不合的高度上的流速产生必定的感化,但并不是全体,因为一般的流速值还与输送管道的面积有关.本文根据持续性道理和波努利方程评论辩论不合情形下的流速变更.1.1 垂直影响如图所示,所取的面积为等效截面积,若拔取不合的高度和不合的断面积的同一流线上两点, 图为高低截面积雷同的情形,取流线上两点A,B.因为水流稳恒,流速,面积均雷同,压强知足式中,P,B P为所选截面的压强, 为水的密度,,H2为两截面的A高度.式中标明,截面积雷同时,压强变更与静止流体雷同.图1B为上部截面积大于下部截面积.图为截面积小于下部的情形.两种情形应知足以下关系:式中所有的V,S,P,H分别暗示各截面的流速,截面积,压强和高度, 为水的密度.换言之,当输水管道高低截面雷同时,高低部的流速雷同,压强只取决于高度差;当高低截面积不合时,在水塔供水的进程中消失两种情形,一是在用水岑岭时,下部各分担道面积总和一般均大于上部,导致高低部水流流速下降,水压缺少;二是在用水低潮时,下部各分担道面积总和小于上部,导致高低部水流流速增高,水压充足. 1.2 程度影响如图所示,取同一高度,不合截面积的同一流线上的两点,图为截面积雷同的情形下,其压强,面积,流速知足以下公式:2喷头喷洒轨迹的变更特点因为空气阻力受地域情形影响因子较多,在研讨一般的运行轨迹,可疏忽空气阻力的影响.由力学道理可知,流体的活动只受到重力的感化,形成了抛物线轨迹.假设喷头处的水速为V,出射角为 ,以流体喷出的刹时开端计时,时光为t,则射程x与喷洒高度y应有下列关系:图2给出了v=10m/s的轨迹图.图中各线代表与程度夹角为15度,30度,45度,60度,75度的对应抛洒距离和高度.由图2可知,在必定的流速情形下,抛洒轨迹具有两个明显的进程:一是抛洒轨迹与倾角有关,若在喷头高度上,出射角等于45度时射程最远;二是抛洒轨迹与喷头高度亲密相干,当喷头高度增长时,小角度的喷洒距离和才能增大,是以,实际的喷灌装备应具有调节高度的才能.3改变喷头喷洒轨迹的力学门路从以上剖析可以看出,影响喷洒轨迹的因数重要有三个,即水压,管道截面积,出射角.现以扭转式喷头为例,商量实现方形喷洒轨迹的力学门路.一般的扭转式喷头的喷洒轨迹为圆弧形,要改变其轨迹,必须经由过程调节水压,管道截面积,出射角才干实现方形喷洒轨迹.但是调节水压的办法在喷头的设计上不很适用,因为它将带给装备很大的体积和费用.所以只能采纳后两项来调节来完成,若斟酌实际喷头的总体设计请求,可以经由过程改变管道头的截面积实现圆弧轨迹向方形轨迹的变更,经由过程出射角的变更完成所有面积的喷洒.图3为圆弧轨迹变成方形轨迹的道理图.个中的圆形轨迹暗示暗示一个扭转式的喷头的一般轨迹,方形代表改变后的轨迹.在图3中拔取AEB圆弧作为样本,研讨使其成为AGFB的直线情势的办法.图3中OG代表任一个时刻的喷洒距离,OG的长度是随时光变更的,即请求其起点为O,而终点G始终在AB直线上运行,即其长度跟着扭转角度的变更纪律为L1=式中,L1为长度; 为扭转角;R为扭转半径(最大喷洒距离).要完成以上的变更纪律,就意味着喷头的出射速度变更也将呈现的变更纪律为式中,V为扭转角为时的速度;V为最大喷射速度.根据公式(2)和(3)可知,经由过程改变管道的截面积;S为扭转角为时的截面积.在图4中,虚线部分暗示管道出水的截面积,OX线的断点X将在竖直偏向匀速活动,这种匀速活动是在扭转龙头的扭转带动下经由连杆而获得的,这里相当于加装了一个遮挡片,在技巧上很轻易实现.是以,本文不再评论辩论连杆装配,而研讨在这种匀速状况下的面积变更纪律.因为圆形面积的大小与张角成正比,则图4中的截面积变更完全取决于角度的变更纪律,再加之X点的匀速活动,最终使得管道出水的截面积变更纪律与所请求的(6)式吻和.4全方位浇灌的轨迹实现在实行浇灌工程时,前面指出了轨迹由弧形向方形的改变,但未能给出对绿化地的整体扫描路径.下面将研讨实现各个区域整体抛洒的办法.因为喷头的构造和构成要斟酌其体系性,前面经由过程改变管道截面积达到了轨迹由弧线向方形的变更,这里以变更喷头的仰角来完成对所有区域的扫描.图5是笔者在不斟酌喷头设置高度的情形下,按照上面评论辩论的抛洒轨迹的变更特点,获得的不合仰角下的扫描轨迹.图的几何中间为喷头的地位,可以看出,仰角越小,其扫描路径较密,这也是射程远的区域,在距离喷头近的区域,其扫描路径稀少,假如喷头喷洒进程对流体的散掉有影响,如许的扫描成果也相符实际请求,因为在短距离的区域所获得的散掉流体较多,抵消了扫描路径稀少的负面影响.是以,采取匀速改变仰角的办法,一方面可以实现全部区域浇灌请求,另一方面又便于喷头装配的整体设计.5结论与评论辩论1)改变喷头的喷洒轨迹的门路有三种,即改变水压,管道面积,和喷头出射角(仰角).2)实际喷头喷洒轨迹的设计应选用较为适用的办法,即经由过程遮挡管道截面实现流速变更,进而达到轨迹的变更;经由过程扭转带动喷头出射角(仰角)的变更,实现全方位的喷洒,而使全部绿化地得到平均浇灌.3)在方形绿化地运用的喷头,应将喷头的遮挡片作成扇形,并使其与扭转的连杆想合营,构成一个整体,实现截面积的变更呈选余纪律进行的,达到扭转喷头的弧形轨迹向方形轨迹的改变.各类喷头计划盘算1对喷式喷头道理及盘算这种改良喷头采取两个相对的喷嘴喷出高速水流,在空中撞击后形成渺小水滴.它可以形成加倍细微的水滴;用较小的水量和较少的能量达到比传统喷嘴幻想的雾化后果,以勤俭能源.这种新技巧的解决计划是:由喷嘴本体.两个喷嘴和装配在两个喷嘴内孔外端的三个堵丝构成一种对喷式雾化喷嘴.两个喷嘴对称装配在喷嘴本体的同一轴线上,在相对的两个喷嘴之间的进水口之间留有间隙,两个喷嘴的内部通孔及喷嘴本体上的进水口相连通.高速度的压力水从进水口进入内部通孔.两喷嘴口喷出的水相撞后向周围散开形成细微的水滴,呈雾化状况.进入进水口的水受压力越达,其流量越大,喷出的液体速度也大,雾化形成的直径也大,后果也好.对喷式喷头喷出的是5~50米/秒的高速高压水流的孔出流,所以运用水力学公式进行流量盘算: Q=02024gH D πμ式中:0H =2φH 经由过程查液压手册的液体阻力系数28.0=ξ个中H=60m, μ=0.86,φ=t v v =ξ+11 则87.0601024)103(23⨯⨯⨯⨯⨯⨯π⨯410-3m /s=11L/min同时可算出出流速:由流体力学流量公式:Q=A V则V=A Q =s m /26)103(41085.1234=⨯⨯⨯--π 在两个截面1-1和2-2运用伯努利方程式:所以⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=2212311A A V P ρ610⨯pa压力损掉:局部压力损掉沿程压力损掉:2特别多功效喷头设计道理及盘算根据上述理论,设计特别的多功效喷头,阀芯进水部分应尽可能地增大其过流截面积,以减小喷嘴的流淌阻力,为此把进水截面的外形设计成如图所示的用三个圆周平均散布的环行喷水槽.这种设计不单使流畅面积充分增大,并且还使构件具有较高的刚性.从而包管零件加工完后,保持精度请求.阀芯主体部分采取特别的流线型设计.并使各部分呈圆弧曲面过渡,大大下降了流体流淌经由过程喷嘴时所产生的流组.阀芯头部做成锥度为49度的圆锥曲面与阀套的圆形喷孔相合营,具有必定的启闭特点,又能得到优越的喷射特点.如图所示.经测量和盘算得到喷头阀芯的移动与喷嘴截流面积之间的关系(以喷口直径为4mm 的喷嘴为例),如图所示.喷头阀体内概况采取与阀芯流线型相匹配的圆弧过度.并在阀芯处于恰当地位使过流面有较长的近似等截面,实现流体在较长的惯性通道内曲面加快.这种构造的长处是防止了因断面忽然紧缩式扩展所产生的损掉.根据局部压力损掉盘算公式:22m v p ρ∆=ℑ,因为3 离心扭转式喷头这是一种运用环绕雾化回扭转,由离心力的感化,水被破裂成小颗粒,小颗粒由4带针式喷头这种喷头采取高压水流经喷孔后撞击雾化针,撞击后形成渺小雾滴.雾化喷头是由基体,喷口,和雾化针构成.雾化针在基体上部,直径约为3mm阁下,喷口直径也为3mm阁下,喷口与雾化针的距离为1mm,雾化针尾端固连在基体上,针头与雾孔同轴心.在基体中央有一个中央孔,中央孔内雾化针的下面有保持架第二部分产品数据治理(PDM)一.人员模子的创建和修正在Javelin体系中已经预先创建好了部分人员模子,体系中已经录入的用户如下表所示:留意修正体系超等用户sa的暗码,默认状况sa,须要修正.按下列步调进行用户的添加.脚色的添加.部分的添加.添加用户▪履行开端--> 程序--> 大恒--> 人员模子或从桌面上履行.体系弹出“登录”对话框.▪在“登录”对话框中,以超等用户“sa”登录.体系弹出“人员模子-EmployeeAdmin”对话框.▪选择用户,单击鼠标右键,在右键菜单中选择“新建用户”.▪在“新建用户”对话框中输入登录名.用户名及暗码.留意暗码不克不及为空.修正用户属性▪履行开端--> 程序--> 大恒--> 人员模子或从桌面上履行.体系弹出“人员模子-EmployeeAdmin”对话框.▪在用户列表区选择“teacher”,单击鼠标右键,在右键菜单中选择“属性”.▪在“用户属性领导”对话框中修正用户“teacher”的暗码.▪选择“用户属性领导”对话框的“工作组”子页.▪单击<添加>按钮.体系弹出“添加所属工作组”对话框.▪在工作组中选择愿望添加的工作组.▪单击<肯定>按钮.▪返回到“用户属性对话框”,单击<肯定>按钮,完成工作组的修正.脚色的修悛改程与工作组的修正大同小异,这里不在赘述.添加工作组和脚色类型添加工作组和脚色类型的进程同添加用户的进程,这里不在赘述.二.进行体系建模JAVELIN的WIZARD模块是全部软件的焦点模块.它借鉴了面向对象的思惟,运用这个模块的进程其实就是一个信息建模的进程.所谓信息建模,就是从实际世界中捕获并抽象出应范畴的根本构造的进程.关于信息建模,举例来解释这个概念.例如:变速箱是汽车上的一个零部件,在特定的运用范畴中,它可被算作是由箱体等零部件构成的一个聚集.而在另一个运用范畴中(从工艺的角度),它的构成成分可所以毛坯重量.毛坯外形尺寸等.再换一个运用范畴(从临盆治理的角度),它的构成成分可所以库存量.成本等.当然,这里的信息建模与软件工程中面向对象的信息建模照样有所差别:一般软件工程中的信息建模是OOA(面向对象剖析)的焦点,它包含5个层次:对象-类层.属性层.办事层(也称办法层).构造层.主题层,而WIZARD中只包含3个层次:对象-类层.属性层.构造层.尽管如斯,JAVELIN的WIZARD模块照样供给了足够的柔性.它可以在不更改程序的情形下就可以或许更改PDM模子的构造和属性,从而根据企业的实际情形定制出一个合适企业的运用模子.本例中已经创建好了工程,树立了一个典范的数据对象.下面将简略地对已有的数据对象进行编辑.创建对象▪双击桌面上的快捷方法.▪以超等用户sa身份登录登录.体系显示Wizard的工作界面,在本例中运用了南京紧缩机厂的建模对象.为差别对象的设置,鄙人面的演习中将增长归档文件夹“叉车”,当然紧缩机厂是不临盆叉车的.▪选择工程,单击鼠标右键,在右键菜单中选择“增长类”.▪在“输入”对话框中输入类名“叉车”.▪对象列表区中显示新增长的类“叉车”.对象设置在增长了类“叉车”后,下一步须要对类进行设置.在本例中,叉车将设为一归档文件夹.▪选择新加的“叉车”,单击鼠标右键,在右键菜单中选择“修正”.界面变成:▪在类型中选择“档案柜”.▪单击图标,为叉车选择18X18的BMP位图图形.▪单击图标,保管修正内容.属性设置在类对象已经修正后,下一步进行类属性的添加和修正.▪在类对象列表区选择“叉车”,单击鼠标右键,在邮件菜单中选择“增长类属性”.体系弹出“增长字段”对话框.▪在输入字段名称中输入“名称”,单击<增长并停止>按钮.体系显示如下:在增长属性后,须要对属性作须要界说.▪选择属性“CN_名称”,单击鼠标右键,在右键菜单中选择“修正”.▪鄙人述的对话框中,选择“在树状构造中显示字段”.“症结字段”,并在大小中输入254.▪单击图标,保管修正内容.界面编辑Javelin建模体系可以对每一个类树立独自的治理界面.▪选择“界面”页.▪在右边选择“根本属性”页.▪在空白区单击鼠标右键,在右键菜单中选择“修正用户界面”.▪在“根本属性”对话框中可以对字段作修正,经由过程选择对象条上的按钮也可以添加新的文字.图片等作客户化的定制.▪定制完成后,在空白区单击鼠标右键,右键菜单中选择“更新修正成果”即可.层次关系界说在前面已经界说了许多对象类,每个类之间是有不合的关系的,是以须要作自力的设置.▪选择“层次关系”属性页.▪选择类“叉车”下的“许可参加的类”,单击鼠标右键,在右键菜单中选择“增长一个许可拔出的类”.▪选择类“零部件”.“工程图”和“文件”.▪选择“零部件”.“工程图”,单击鼠标右键.在右键菜单中选择“只能引用该类”.显示变成如下:保管在完成数据对象的各项设置后,须要对所作的内容作保管.▪选择菜单“对象”--> “创建/更新数据库构造”.体系弹出如下提醒:▪单击<是(Y)>按钮,完成数据的保管.四.体系设置归档设置▪启动桌面快捷方法.▪以超等用户sa登录Javelin.▪进入“体系治理”,选择“归档设置”.▪在“归档设置”列表区选择“叉车”,单击鼠标右键,右键菜单中选择“修正归档设置”.▪在“归档设置”对话框中单击<增长>按钮.▪双击教研室1下面的用户,为便利起见,这里三个用户全体选择.▪单击<肯定>按钮.▪“归档设置”对话框中显示如下:▪单击<肯定>按钮,体系显示如下图.流程模板设置流程模板是一个企业多年经验积聚的成果,是工作规范的成果,流程模板是企业尺度的工作流程.▪选择“流程模板”.在流程模板列表区可以选择阅读个中已经界说好的流程,阅读流程的属性及具体的流程节点.新流程的界说这里不再创建,创建新流程请参看手册《Javelin项目治理操纵手册》.修正流程▪选择“删除--DELETE”流程,单击鼠标右键.在右键菜单中选择“修正流程”,在弹出的对话框中选择“流程图”子页.▪在流程图中选择“审批”节点,单击鼠标右键.在右键菜单中选择“属性”.▪在弹出的对话框中选择“履行人”子页.▪在弹出的人员设置对话框中双击“教师”.然后单击<肯定>按钮.▪单击<肯定>按钮.▪单击<肯定>按钮,完成对流程节点中履行人的修正.脚色权限设置在人员模子中我们树立有设计.校订等多种脚色,他们在Javelin中的权限须要在体系治理中作设置.▪在“体系治理”中选择“脚色权限”.▪选择脚色“设计”(在人员模子中已经将所有人员参加到“设计”脚色中).▪单击鼠标右键,在右键菜单中选择“修正权限设置”.▪在权限设置的对话框中选择“对类操纵的权限”,并对“叉车”选择“全体掌握”.▪切换到“在树中添加类的权限”,对箱“叉车”下添加“零部件.工程图纸.文件”的权限全选.。
北京市自动消防系统设计标准BJ1234-2000高压细水雾系统设计规范Design code for water mist fire extinguishing systems200*-**-**发布200*-**-**实施BJ1234-2001前言根据国家"九五"重点科技项目(攻关)计划--地下与大空间建筑火灾自动喷水灭火系统高新技术专题--细水雾系统子专题的要求,参考国外有关细水雾系统的最新研究成果及技术文件、我国现行类似的灭火系统的规范和标准,结合子专题成果,制订了本规范。
本规范只规定了WMU-150型高压两相流预安装细水雾系统的设计方法。
本规范主要参考我国现行气体灭火系统设计规范、水喷雾系统设计规范、芬兰Marioff 公司的HI-FOG产品技术文件、NFPA750、NFPA防火手册及子专题中评估报告和实验数据。
本规范首次制订。
附加说明:本标准由国家消防工程技术研究中心提出。
本标准由天津盛达安全科技实业公司产品开发部和北京市公安消防总局起草。
本标准起草人:李宝利、赵克伟1 总则1.0.1为了合理地设计高压细水雾系统,减少火灾危害,保护人民生命财产安全,特制定本规范。
1.0.2本规范适用于新建、扩建、改建的建筑物、构筑物和轮船等运输工具中设置的高压细水雾系统的设计。
1.0.3 高压细水雾系统可用于扑救液体火灾和电气火灾。
1.0.4高压细水雾系统不适用于扑救遇水发生反应造成燃烧、爆炸的火灾。
1.0.5高压细水雾系统的设计除应执行本规范规定外,尚应符合现行的有关国家标准规范的规定。
2 术语、符号2.1 术语2.1.1高压细水雾系统由储水容器、储气容器、单向阀、集流管、控制阀、喷嘴、连接管件、管道及探测器、报警控制器等部件组成的自动灭火系统。
该系统瓶组为预安装形式。
2.1.2细水雾喷嘴在一定的工作压力下,通过旋转、撞击和射流等机械方式,将气-水两相流体进行物理性雾化的喷射部件。
高压水射流扇形喷嘴内外流场仿真分析的开题报告1. 研究背景和意义高压水射流是一种应用广泛的工业加工工艺,具有高效、环保、灵活等优点,被广泛应用于机械加工、清洗、除锈等领域。
而高压水射流喷嘴的设计和优化是影响高压水射流加工效果和成本的重要因素。
扇形喷嘴是一种常用的高压水射流喷嘴,它的喷射效果受到内外流场的影响。
因此,对扇形喷嘴内外流场进行仿真分析,可以深入了解喷嘴结构和参数对喷射效果的影响规律,为喷嘴的设计和优化提供科学依据。
同时,该研究还可为工业应用提供技术支持和参考。
2. 研究内容和方法本文将主要研究高压水射流扇形喷嘴内外流场的特点和规律,具体包括以下内容:(1)建立高压水射流扇形喷嘴的数值模型和物理模型,确定仿真所需的边界条件和材料参数;(2)利用计算流体力学(CFD)软件对扇形喷嘴内外流场进行数值模拟,分析流场的速度、压力、温度等特性;(3)通过比较不同喷嘴结构和参数的流场仿真结果,分析它们对高压水射流喷射效果的影响规律;(4)对仿真结果进行验证和分析,得出高压水射流扇形喷嘴内外流场的特点和优化方向。
3. 研究预期目标本文的研究预期目标如下:(1)建立高精度的数值模型和物理模型,可以对高压水射流扇形喷嘴内外流场进行准确且快速的仿真分析;(2)深入分析扇形喷嘴内外流场的特点和规律,揭示喷嘴结构和参数对喷射效果的影响机制;(3)确定优化高压水射流扇形喷嘴结构和参数的方向和方法,为实现高效、环保、灵活的高压水射流加工提供科学依据和技术支持。
4. 研究贡献本文的研究贡献主要包括以下方面:(1)深入了解高压水射流扇形喷嘴内外流场的特点和规律,对喷嘴优化和设计提供科学依据和技术支持;(2)利用CFD软件对高压水射流流场进行数值模拟,为仿真分析提供了一种准确、可靠的方法;(3)通过对高压水射流扇形喷嘴内外流场的仿真分析,提出了优化喷嘴结构和参数的方向和方法,为高压水射流加工的应用提供了技术支持。
高压水射流喷嘴内外部流场的数值模拟研究一、本文概述随着科技的进步和工业的发展,高压水射流技术在众多领域如清洗、切割、破碎、喷涂等中得到了广泛应用。
作为高压水射流技术的核心部件,喷嘴的设计和性能对整体技术的效果起着至关重要的作用。
因此,对高压水射流喷嘴内外部流场的深入研究和理解,对于优化喷嘴设计、提高射流效率、降低能耗等方面具有极其重要的意义。
本文旨在通过数值模拟的方法,对高压水射流喷嘴内外部流场进行系统的研究。
我们将对喷嘴内部流场进行详细的分析,包括流体的速度分布、压力分布、湍流特性等,以揭示流体在喷嘴内部的流动规律。
我们将关注喷嘴外部流场,特别是射流与周围环境的相互作用,射流的扩散、衰减、破碎等现象。
我们还将探讨喷嘴几何参数、操作条件等因素对流场特性的影响,为喷嘴的优化设计提供理论支持。
在数值模拟方面,我们将采用先进的计算流体力学(CFD)软件,建立精确的喷嘴几何模型和流体控制方程,通过合理的网格划分和边界条件设置,进行详细的数值模拟。
我们将通过对比分析实验结果和数值模拟结果,验证模型的准确性和可靠性,进而深入探讨喷嘴内外部流场的特性和规律。
通过本文的研究,我们期望能够更深入地理解高压水射流喷嘴的流场特性,为喷嘴的优化设计和实际应用提供有益的指导和建议。
我们也希望能够为高压水射流技术的进一步发展和应用推广做出一定的贡献。
二、高压水射流喷嘴的基本原理和分类高压水射流喷嘴是高压水射流技术的核心部件,其基本原理是利用高压水泵将水加压至数十至数百兆帕,然后通过喷嘴形成高速、高能量的水射流。
这一过程中,水射流在喷嘴内部经历压力能和动能的转换,并在喷嘴出口处形成强烈的冲击力和剪切力,从而实现各种工业应用。
根据喷嘴的结构特点和用途,高压水射流喷嘴可分为多种类型。
其中,最常见的分类方式是根据喷嘴出口形状的不同,将其分为圆柱形喷嘴、扇形喷嘴、圆锥形喷嘴等。
圆柱形喷嘴出口呈圆形,射流集中,适用于需要高精度切割和清洗的场合;扇形喷嘴出口呈扇形,射流面积大,适用于大面积清洗和除锈等应用;圆锥形喷嘴出口呈圆锥形,射流扩散角较大,适用于远距离清洗和破碎等任务。
高压水射流清洗用扇形喷嘴的结构及磨损研究的开题报告
一、研究背景及意义
高压水射流清洗是一种现代化的清洗技术,其具有高效、快速、无化学污染等优势,已经广泛应用于船舶、桥梁、建筑等领域。
扇形喷嘴是高压水射流清洗中常用的
喷嘴类型之一,其结构和磨损情况对高压水射流清洗的效果有重要影响。
因此,本研究将重点研究高压水射流清洗用扇形喷嘴的结构及磨损情况,为改进高压水射流清洗技术提供理论基础和技术支持。
二、研究内容及方法
本研究将采用实验和理论计算相结合的方法进行。
具体研究内容包括:
1. 扇形喷嘴的结构设计及制作:根据不同的应用场景和要求,设计扇形喷嘴的结构参数,并制作出具体的喷嘴。
2. 扇形喷嘴的性能测试:使用高压水射流清洗设备,对制作好的扇形喷嘴进行性能测试,包括喷液量、喷液压力、喷口内径以及喷头出口水流大小和形状等。
3. 扇形喷嘴的磨损情况分析:通过实验和理论计算,分析扇形喷嘴在使用过程中的磨损情况,考察不同应力状态下扇形喷嘴的磨损情况,并分析产生磨损的原因。
4. 扇形喷嘴使用寿命评估:根据实验结果和理论计算,评估扇形喷嘴的使用寿命,并提出改进建议。
三、预期成果及应用价值
本研究将获得高压水射流清洗用扇形喷嘴的结构参数和磨损情况的相关数据,为改进高压水射流清洗技术提供理论基础和技术支持。
预计获得以下成果:
1. 扇形喷嘴的结构设计和制作流程。
2. 扇形喷嘴的性能测试数据及分析结果。
3. 扇形喷嘴的磨损情况分析结果及使用寿命评估报告。
4. 针对扇形喷嘴磨损情况提出的改进建议。
本研究结果将为高压水射流清洗行业提供技术支持,促进高压水射流清洗技术的发展。
高压射流清洗喷嘴的种类什么是高压清洗机,大家可能对高压清洗机的用途并不是很明确,以为洗车的地方才用到,实际上高压清洗机在很多行业都有用到,它的工作原理是通过动力装置使高压柱塞泵产生高压水来冲洗物体表面的机器。
它能将污垢剥离,冲走,达到清洗物体表面的目的。
因为是使用高压水柱清理污垢,所以高压清洗也是世界公认最科学、经济、环保的清洁方式之一。
可分为冷水高压清洗机、热水高压清洗机、电机驱动高压清洗机、汽油机驱动高压清洗机等。
高压清洗机的适用范围:1、各种机动车辆、工程车辆、工程机械和农业机械配套产品的清洗保养,如冲洗汽车、推土机、混凝土搅拌机、拖拉机等。
是个人及小型车辆养护单位清洗汽车、摩托车最为理想的清洗工具。
2、建筑物外墙、地坪、浴池、游泳池清洗,对门窗、地面、厕所、油污以及人工难以清洗到的角落特别有效。
3、食品加工场、食品加工机械以及宾馆、饭店的厨房的消毒清洗。
4、超过500bar的超高压清洗机可以进行混凝土凿毛,更高压力的高压清洗机甚至可以切割、凿除各种标号的混凝土目前,高压清洗机在我国各个工业领域已经逐渐得到推广应用,而且呈逐步扩大趋势。
其重要部件高压喷嘴是高压清洗机应用中获得高能量利用率的关键因素之一,对高压水射流的清洗质量有明显的影响。
经过实验,如果喷嘴的质量差或者耐磨性不够,将引起高压水射流质量恶化,最终导致设备大部分功率浪费掉。
首先,喷嘴是流体射流的发生元件,它的功能不但是把高压泵或增压器提供的静压转化为水的动压,而且应保证水射流具有优良的流动特性与动力特性。
其次,螺旋喷嘴又是清洗除垢的执行元件,其传输功率会影响清洗效果,因此喷嘴在高压清洗机整体中的作用至关重要。
一、连续水射流清洗喷嘴的种类及结构介绍:1、按内孔横截面形状可分为:圆锥收敛形、圆锥圆柱形和流线型喷嘴等;2、按出水射流形状可分为:圆柱型、扇形、锥形、雾化型等。
其中,圆锥圆柱形喷嘴由于其流量系数大,是目前最常用的高压喷嘴,结构图如下:常用的清灰方法及利用喷嘴治理技术介绍布袋除尘器的优点是:1、除尘效率高,可捕集粒径大于0.3微米的细小粉尘,除尘效率可达99%以上。
本科毕业设计(论文)通过答辩摘要:高压水射流技术是近三十年来发展起来的一项新技术,在采矿、冶金、石油、建筑、化工、市政建设及医学领域得到广泛应用并取得可喜的成果。
从原理上讲,它与世隔绝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5~15MP,水枪出口直径为15~30mm;而高水射的水压一般在30MP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100MP的高压水射流的能量束密度可以与激光束相匹敌。
本毕业设计题目是水射流采煤机切割装置设计。
主要阐述了高压水射流技术在采煤机上的应用之背景,优缺点和所需要解决的问题等方面的内容。
高压水射流和采煤机联合进行破煤是一门新技术,需要解决的问题还很多。
本设计主要是关于喷嘴在滚筒上的布置,水路控制系统和高压旋转密封等方面作初步的尝试。
设计了一种用高压水射流控制水路,水射流辅助截齿破煤的滚筒结构。
关键词:水射流;截齿;喷嘴;滚筒1 水射流采煤综述1.1高压水射流概述煤炭作为我国一次能源的主体,它的持续、稳定和协调发展,无疑具有重大意义。
采掘机械的技术水平则是发展煤炭工业中的关键环节。
加强采掘机械的科学技术研究工作是煤炭工业增产、节约能源消耗、保障工人安全、高效率等方面的发展的重要技术手段。
高压水射流技术是近几十年来逐渐发展起来的一门新兴技术。
它的应用发展日趋成熟和广泛。
在这种形式下,人们试途将高压水射流技术应用于矿山机械中,特别是采掘机械中,已经取得初步成果。
这必将推动煤炭工业的进一步发展。
高压水射流的基本原理是将具有一定的压力水通过直径较小的喷嘴形成的射流,并将这股射流作为工具进行破碎、切割和清洗等工作。
一般水压在30MP以上,而喷嘴的直径仅在2mm以下。
本科毕业设计(论文)通过答辩摘要:高压水射流技术是近三十年来发展起来的一项新技术,在采矿、冶金、石油、建筑、化工、市政建设及医学领域得到广泛应用并取得可喜的成果。
从原理上讲,它与世隔绝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5~15MP,水枪出口直径为15~30mm;而高水射的水压一般在30MP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100MP的高压水射流的能量束密度可以与激光束相匹敌。
本毕业设计题目是水射流采煤机切割装置设计。
主要阐述了高压水射流技术在采煤机上的应用之背景,优缺点和所需要解决的问题等方面的内容。
高压水射流和采煤机联合进行破煤是一门新技术,需要解决的问题还很多。
本设计主要是关于喷嘴在滚筒上的布置,水路控制系统和高压旋转密封等方面作初步的尝试。
设计了一种用高压水射流控制水路,水射流辅助截齿破煤的滚筒结构。
关键词:水射流;截齿;喷嘴;滚筒1 水射流采煤综述1.1高压水射流概述煤炭作为我国一次能源的主体,它的持续、稳定和协调发展,无疑具有重大意义。
采掘机械的技术水平则是发展煤炭工业中的关键环节。
加强采掘机械的科学技术研究工作是煤炭工业增产、节约能源消耗、保障工人安全、高效率等方面的发展的重要技术手段。
高压水射流技术是近几十年来逐渐发展起来的一门新兴技术。
它的应用发展日趋成熟和广泛。
在这种形式下,人们试途将高压水射流技术应用于矿山机械中,特别是采掘机械中,已经取得初步成果。
这必将推动煤炭工业的进一步发展。
高压水射流的基本原理是将具有一定的压力水通过直径较小的喷嘴形成的射流,并将这股射流作为工具进行破碎、切割和清洗等工作。
一般水压在30MP以上,而喷嘴的直径仅在2mm以下。
这样形成的水射流具有极高的能量,从而具有很强的打击力。
高压水射流系统一般有如下几部分组成:压力源、喷嘴及其控制装置和连接它们的高压管以及其它。
其附示意图如下:图1-1图中,低压泵2产生的低压水在增压器3中压力增大到指定压力值后,经过高压胶管的传送到喷嘴4形成高压水射流。
数控箱6操作喷嘴移动,从而完成各种切割工作。
切割后的废液经回收处理后排放。
高压水射流在矿山机械中的应用,通过大量的实验和研究,已经取得了初步的成果。
特别是在水射流和机械刀具联合切割破碎煤岩方面有深入研究。
实验证明,水射流和机械刀具联合切割破碎煤岩比单纯采用机械刀具破碎,切割具有无可比拟的优点。
是解决目前机械刀具采煤中所遇到的问题的有效尝试。
1.2刀具采煤的弊端目前刀具采煤法面临的问题主要有以下几个方面。
1)机械设备变得庞大而笨重。
为了大幅度提高生产能力,采煤机的发展趋势是提高传动装置功率,从而使得机械设备越来越笨重。
如AM-500型采煤机,其功率是2*375KW,两个滚筒中心距离达10m,总重量为32吨。
不难想像,这么笨重的庞然大物在井下有限的空间里工作,对于巷道要求、支护、运输等方面影响是很大的。
2)其次是截割阻力较大,机械的稳定性和传动零件强度储备下降,造成了维护和检修上的较大困难。
3)消耗量上升。
大多数工作面,即使在正常工作条件下,每采1千吨煤消耗截齿达40~60个,因此截齿不能及时更换,变钝了的截齿使采煤机比能耗上升,生产能力下降。
机器动载荷加大,出现很高的事故率。
4)劳动环境恶劣。
机械刀具切割破碎煤炭,造成的矿尘污染十分严重。
虽然采取了喷雾灭尘等措施,但其效果并不理想。
井下工人的尘肺病发生率是比较高的。
还可能造成的问题是,截齿摩擦生热引起燃烧或煤尘、瓦斯等爆炸灾害也时有发生。
以上几个问题在水射流和机械刀具联合切割破碎中,可以得到缓解。
这在后面的还将提到。
1.3 DY---150采煤机设计参数及水射流的优点本毕业设计是将高压水射流应用于滚筒采煤机上,高压水射流引入到滚筒采煤机之上和截齿配合破碎煤层。
如图所示:1 喷嘴2截齿座3高压管图1-24相位阀设计基本要求和参数:喷嘴数:2个高压水射流压力:30MP喷嘴直径:d=1.5mm采煤机型号:DY—150DY—150型采煤机基本参数:采高:1.3~2.5m截深:0.6m滚筒直径:1.25m ,1.40m滚筒转速:63r/min牵引速度:0~6m/min牵引力:120KN装机功率:150KW机重:12.5T主要特征:单滚筒,液压有链牵引。
水射流采煤机具有以下优点:1)由于水射流的辅助破碎作用,截齿受力可显著降低,因而降低了截割部的电机功率。
一般功率可降低30%~60%,其生产能力可提高35%~40%。
2)射流对煤体的湿润和对截齿的冷却作用,极大地提高了截齿的使用寿命,以及采煤机的工作效率。
3)射流具有明显的降尘作用,比喷雾灭尘等措施降尘效果要好得多,大大地改善了采煤工作面的环境。
并且水射流还能抑制截齿切割时因夹矸而导致的产生火花现象。
从而有利于安全生产。
4)射流的辅助破碎作用避免了切割刀具对煤体的大量粉碎性破坏,从而大大提高了煤质的块度。
这对企业的经济效益提高有很大意义。
因为煤的块度越大,其销售价格越高。
通常6nm以下的粒径的碎煤占总量的35%~40%,如果引入高压水射流进行联合破碎切割,可使之降到15%左右。
以上是从优点方面说起,不过凡事有利必有弊。
水射流技术应用于采煤机毕竟还处于起步阶段。
很多问题急待解决。
如高压管路的拖曳,高压旋转密封的耐压能力和使用寿命,比能耗较大等等。
高压水射流技术的进一步发展,必将使上述问题得到有效解决。
从而使水射流技术更加广泛地应用于矿山机械领域,为我国煤炭工业现代化作出重要的贡献。
2 水射流性能简介2.1 非淹没式水射流这里简要介绍一下采煤机上应用的非淹没连续式水射流性能。
所谓非淹没式即指水射流在大气中工作,也称作气水两相射流。
一、气水两相射流的水动力学结构如下图,气水两相射流有三个部分组成:8ⅠⅡⅢ图2--11---喷嘴2---喷嘴内主流3---喷嘴内边界层4---射流初始段5---射流主体段6---正激波阵7---打击区 8---卸 载 波 阵 9---膨 胀 区10---靶 体Ⅰ 部分是射流的上游,即喷嘴内部的流动; Ⅱ 部分是非淹没自由射流;Ⅲ 部分是射流在靶体表面上的流动图形。
用以描述射流和靶体之间的相互作用。
二、下图是射流的水动力学结构。
图2--22.2 非淹没射流的动力特性水射流动压P=221v ρ,是射流内单位体积的流体所携带的能量。
它含有密度和速度两个参数,综合体现了射流速度衰减以及卷吸空气量的变化规律。
动压是水射流最基本的也是最重要的参数。
1 )射流在喷嘴出口处的动压P 0=i i p p p v 202020022121ϕϕρρ== i p p 0---喷嘴出口和入口动压ϕ ---速度系数由上可知,由于水射流在喷嘴内部流动的能量损失使得喷嘴出口压力小于喷嘴入口压力。
2)射流基本段上的动压分布:由实验可以证明:射流基本段上各截面的动压分布可用下式表示其规律:=mp pf (η)=(1-η1。
5)2 式中;;/;;到射流轴线径向距离射流截面半径无量纲径向距离射流截面上轴心处动压射流截面上任一点动压----=------r R Rr p p m ηη上式也可以用于初始段之内,只是把核心段边界作为计算径向距离的起点即可。
3)射流轴心动压的衰减射流轴心上的动压在核心段内保持不变,只是越过核心段以后才开始衰减。
为了简化研究,一般有以下五种假设:(1) 不存在水射流卷吸作用引起的气水混合; (2) 射流边界及截面上的静压为大气压; (3) 射流在喷嘴处(出口处)为均匀流;(4) 不存在影响射流的外力,重力忽略; (5) 射流与周围气体之间不存在能量损失。
根据上述理想假设,我们可以通过射流动量守恒来分析轴心上射流动压分布衰减规律,并可以求出初始段长度。
在喷嘴出口处和基本段内各取截面分析,两截面处动量守恒。
J 0=J xJ 0=20020υρπRJx=2rdr v R⎰02ρπ引入无量纲径向距离:,:2:.,/20102220022代入上式又有公式代入上式则X k d R d v v v v RRd dr R r mm m m ====⎰ηηρρρρηη 注:d---射流直径; X---离开喷嘴处距离;k---系数,和喷嘴有关0.12~0.18. 则可得到:cc cm c m m m c mm c m m c mm m m X X X X X p p X Xv p v p p p d f X k d v p pv X k R v p v p X d v p pv R Xk v p v p ≥≤⎩⎨⎧======⨯=⎰⎰⎰1:,)(22:,21020020121222202002122202202减规律射流轴心处动压分布衰可以用如下方式来描述由上式可见则上式可化为上假设在初始段长度ηηηηηηη射流初始段长度X C ,揭示了水射流内在规律,简化了水射流特性研究.由以下诸式不难求出:.;97.1/89.3)(89.3)(21020020122流半径无量纲初始段长度内射无量纲初始段长度------=======⎰C C C C C C C C R X R R R kR R X X kR X d f R X k X X ηηη2.3 射流参数与计算1)水力参数计算:水力参数主要有驱动压力、流量、功率等等;其中对任何水射流工艺系统来讲,合理地选择驱动压力是一个关键性问题。
当压力确定后,可以根据水力学公式计算其它的水力参数。
一般有:KWPQ W cmQ d l d Q sm p 60//46.0min /7.4/442====μμμP---射流驱动压力,MPa D---喷嘴出口直径,cm Q---喷嘴流量,l/min W---射流功率,KWμ---射流的初始速度,m/s射流的反喷力可估算出来: F=2PA*102NA---喷嘴出口截面积(A=224cm d π)2)切割参数计算:根据具体的射流工艺系统,有如下切割参数:(1)靶距:指喷嘴出口截面到工件表面之间的垂直距离,通常由实验确定之。
一般不能使喷嘴离切割目标致太远。
(2)进给速度:指喷嘴与工件之间的相对速度,喷嘴和工件(切割目标)之间的相对运动。
一般有:平动、转动、摆动、振动等等。
一般可直接测出或根据工作条件等计算出来。
(3)切深(切宽):指射流一次切割工件的浸深或切割宽度,可以测出。
(4)射流打击力:射流对工件的打击力,与靶距有关。
(5) 破碎体积:V=bhv cm 3/s b---切割宽度,cm h---切深, cm v---进给速度,cm/s (6)比能耗:切割或破碎单位体积材料所消耗的能量。