高压清洗机在水下洗网机中的应用
高压射流清洗系统由柴油机、高压水泵、软管与硬管、清洗机等部件组成。柴油机将转化为机械能,带动高压泵产生高压水,通过管道将高压水接入高压密封螺帽的中心通孔后,流经高压导管轴内部水流通道,进入高压仓,并由高压仓上的高压喷嘴喷出,利用高压水流喷射的反冲力实现对网衣的旋转式清洗,在高压仓前盖上斜向设置的高压喷嘴使得高压水流在冲击网衣的同时又能随高压仓一起转动,增大了网衣清洗的面积,提高了清洗效率。
一、喷嘴基本参数的设计
高压射流清洗的效果集中体现在清洗作用力上,包括射流水本身具有的清洗作用和通过喷嘴获得的速度、经动能转换对清洗对象的冲击力。喷嘴是水射流设备的重要元件,它最终形成了水射流工况,同时又制约着系统的各个部件,它的功能不但是把高压泵提供的静压转化成水的动力,而且必须让射流具有优良的流动特性和运动特性,同时,喷嘴又是高压水射流清洗机的执行元件。研究和工程实践表明,喷嘴的儿何形状、结构参数等对射流的性能具有重要的影响。由于水下清洗的复杂性,对水射流参数提出了更高的要求,故喷嘴在整个设计中起着至关重要的作用。
1、喷嘴的几何形状
不同的喷嘴形状会得到不同的射流效果。对于不同的喷嘴型式,按形状分有圆柱形喷嘴、扇形喷嘴、异形喷嘴等。在喷嘴直径、压力、喷嘴到作用面的距离和作用时间相同的条件下,圆柱形喷嘴的射流效果好,可获得聚集能量较好的集束射流,以得到较大的射流冲击力。扇形喷嘴直接由喷嘴形状产生均匀的扁平射流,扩散角也可在较大范围内变化。但扇形喷嘴射流效率低,其主要原因是因为射流被扩散时,大部分喷射能量损耗于喷嘴自身所致。因此,在实际工程设计中,通常会选择圆柱形喷嘴。同时,圆柱形喷嘴加工简单,使用范围最为广泛。
由于系统管路较短,故流体能量的沿程损失较少。而流体在弯头、阀门、弯管、压强调节阀等地方都将引起部分能量损失,故局部损失在此系统中喷嘴的孔数越少,射流力越大;喷嘴的孔数越多,射流力越小,但清洗面比较大,为实现洗网机旋转式清洗网衣提高清洗效率,选择3个喷孔,在圆周方向以间隔120,均匀分布在洗网机高压仓上。
2、喷孔的长径比
喷孔的长径比是影响喷射状态的另一个重要的参数,它直接影响到喷嘴的流动阻力、流量系数等。它的大小决定了喷孔属薄壁孔还是厚壁孔,从而使经过喷孔的水流具有不同的流动状态。根据流体力学原理,厚壁孔有较高的流量系数,因此具有较高的压力能—喷射速度能转换成效率,通常取长径比。
二、射流压力
射流压力大小主要针对网衣上的附着物是否能够有效地破坏,射流的冲击力要大于网衣附着物的附着强度。通常为保证清洗效果,倾向于提高高压泵的工作压力,但是不能简单认为压力越高越好。系统压力越高,对清洗机元件的材料与制造性能、高压射流式水下洗网机喷嘴的设计及装置的密封性要求也提高。
人们通常把水射流压力理解为清洗机或者水泵铭牌上的额定压力,实际上铭牌上的压力是静压力,由压力表可以直接读出。而水射流的压力是动压力,难以测量,此时其静压力已转化为水射流的动压力或速度能。
1、射流速度
射流的流速取决于喷嘴出口截面的压力降,水射流是能量转变与应用的一种形式。通常动力驱动泵将一定量的水送到高压管路,使其以一定能量到达喷嘴,高压水流经过喷嘴喷出。
2、射流流量
射流流量是根据射流出口速度U和喷嘴出口截面积A决定的。在保证一定的清洗附着物的喷射压力下,获得较大的清洗面积,泵的流量主要体现清洗速度的快慢即清洗效率。在同样压力下,流量大则传递的能量更多,清洗进度更快。因此在选择清洗设备时,高压水发生系统的压力与流量的合理选择与匹配是很重要的。
3、射流功率
喷嘴的射流功率就是产生射流的压力与喷嘴面积的函数,而喷嘴直径的变化对射流功率的影响远比压力的变化影响要大[lad射流的功率代表射流的总工作能力,对于水射流它与射流的压力和流量成正比。提高射流的压力和流量都能提高射流的功率,目两者都与射流功率成正比。