工業超高壓水射流初始參數的確定及壓力損失分析

2013年08月05日

              工業超高壓水射流初始參數的確定及壓力損失分析

我們以噴嘴口徑為0.2mm為例,分析超高壓水射流形成過程中的壓力損失,根據實驗所用水射流設備的結構參數,將其代入到下列公式:
 
水流在水平直線高壓管道中運動時的壓力損失公式  公式(1)
 
高壓管道向噴嘴過渡時的壓力損失公式  公式(2)
 
超高壓水流由穩壓容器進入高壓管道時壓力損失公式  公式(3)
 
水流在由高壓管道進入高壓噴嘴時的壓力損失公式  公式(4)
 
可得出:
 
p1公式  公式(5)
 
p2公式  公式(6)
 
p3公式  公式(7)
 
p4公式  公式(8)
 
以上四個公式進行比較后,可以看出 p4遠大于 p1,p2,p3。由此可以認為,在超高壓水射流形成過程中,壓力損失主要是由水流從高壓管道到高壓噴嘴時流道發生斷面收縮引起的,即超高壓水射流形成過程中壓力損失可以表示為:
 
超高壓水射流形成過程中壓力損失公式  公式(9)
 
根據以上分析得出,超高壓水射流形成過程中的壓力損失與高壓水射流有明顯的不同,其主要原因是超高壓水射流所用管道與噴嘴口徑的變化比高壓水射流大得多。通過公式(1)和公式(4)對比后可以看出,管道與噴嘴口徑變化增大,使得水流在水平管道中的流阻系數減小,從而使水流由管道進入噴嘴發生斷面收縮時的流阻系數增大。在另一方面,水流在噴管和噴嘴中速度變化會增大,這使得水流在水平管道中流動時損失的壓力相對更小,而水流由管道進入噴嘴發生斷面收縮時損失的壓力相對更大,所以在超高壓水射流形成過程中,水流由管道進入噴嘴發生斷面收縮是造成壓力損失的主要原因。
 
水射流的滯止壓力 p. 由下列公式確定:
 
水射流的滯止壓力公式  公式(10)
 
由公式(9)(10)可以確定穩壓容器中超高壓水流的初始壓力 超高壓水流的初始壓力
 
超高壓水流的初始壓力計算公式  公式(11)
 
根據水射流的滯止壓力 p. 和平均流量 q ,可以確定水射流的功率
 
水射流的功率計算公式  公式(12)
 
通過以上分析可以確定所研究的超高壓水射流初始參數如下:
 
超高壓水射流初始參數
來源:南昌新鐵實業有限公司

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