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首頁 > 技術(shù)文章

超高壓水射流形成過程中壓力損失的理論分析

時(shí)間:2012-11-15     來源: http://m.asiacapital.com.cn

超高壓水射流在形成過程中的流動(dòng)可以分為三類:即水流在水平直線管道中的流動(dòng)、水流在彎管中的流動(dòng)以及水流在流道斷面收縮處的流動(dòng)。水流在高壓管道中的流動(dòng)屬于第一種情況,而水流由高壓管道向噴嘴過渡的流動(dòng)屬于第二種情況,最后水流由高壓水發(fā)生設(shè)備進(jìn)入高壓管道以及高壓管道進(jìn)入高壓噴嘴時(shí)的流動(dòng)屬于第三種情況。
 
令水流在高壓管道和噴嘴中的速度分別為 υ ̅ 和 υ,高壓管道和噴嘴的內(nèi)徑分別為 d ̅ 和 d,長度分別為 l ̅ 和 l,則由連續(xù)方程可以得出:
 
水流在高壓管道和噴嘴中的速度  公式(1)
 
一、水流在水平直線高壓管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)的壓力損失
 
水流在水平管道中運(yùn)動(dòng)時(shí),由于水流的粘性,水流與管壁的摩擦是造成壓力損失的主要原因。根據(jù)卡門-普朗特爾經(jīng)驗(yàn)公式,在雷諾數(shù)雷諾數(shù)時(shí),使用管道為光滑管時(shí),水流在水平直線高壓管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)的流阻系統(tǒng)為:
 
水流在水平直線高壓管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)的流阻系統(tǒng)  公式(2)
 
高壓管道中雷諾數(shù)高壓管道中的雷諾數(shù),其中μ為水的動(dòng)力粘度,ρ為水的密度,將其代入以上公式并化簡(jiǎn),可得水流在水平直線高壓管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)的壓力損失為:
 
水流在水平直線高壓管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)的壓力損失公式  公式(3)
 
二、水流在彎管中運(yùn)動(dòng)時(shí)的壓力損失
 
在彎管中,管壁迫使水流的速度和方向發(fā)生改變,水流收到向心力的作用,容易產(chǎn)生脫流現(xiàn)象,形成旋渦而造成壓力損失。那么,當(dāng)彎管為標(biāo)準(zhǔn)的肘管時(shí),流阻系數(shù)可取彎管流阻系數(shù),則水流在經(jīng)過彎管時(shí),高壓管道向噴嘴過渡時(shí)的壓力損失為:
 
高壓管道向噴嘴過渡時(shí)的壓力損失公式  (公式4)
 
三、水流在流道發(fā)生斷面收縮時(shí)的壓力損失
 
在流道發(fā)生斷面收縮時(shí),流股先發(fā)生收縮,然后逐漸擴(kuò)散,在斷面后出現(xiàn)的局部分離脫流是造成壓力損失的主要原因,此時(shí)流阻系統(tǒng)ξ主要取決于發(fā)生變化前后流道橫截面積之比,截面積變化越大,流阻系數(shù)越大,實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,當(dāng)水流從大容器流入銳緣進(jìn)口的管道時(shí),流阻系數(shù)為流道斷面收縮時(shí)流阻系數(shù)。因此,超高壓水流由穩(wěn)壓容器進(jìn)入高壓管道時(shí)壓力損失為:
 
超高壓水流由穩(wěn)壓容器進(jìn)入高壓管道時(shí)壓力損失公式  公式(5)
 
超高壓清洗機(jī)配套的高壓管道和高壓噴嘴的內(nèi)徑變化之比小于0.1時(shí),流阻系數(shù)ξ4為0.49,所以水流在由高壓管道進(jìn)入高壓噴嘴時(shí)的壓力損失為:
 
水流在由高壓管道進(jìn)入高壓噴嘴時(shí)的壓力損失公式  公式(6)
 
綜上所述,我們可以看出超高壓水射流在形成過程中,壓力損失主要是由水流從高壓管道進(jìn)入高壓噴嘴時(shí)流道發(fā)生斷面收縮引起。
  • 標(biāo)簽:
  • 理論
  • 分析
  • 形成
  • 過程
  • 壓力損失
  • 超高壓水射流
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