高压水射流清洗参数的选择.docx

高压水射流清洗参数的选择摘 要 : 根据我国工业清洗业普连存在的清洗参数不合理的现象，对水射流清 洗时的压力和压胶苦的管径与长度、喷嘴的形状与尺寸、横移速度、靶距和射流 冲击角等清洗参数的合理选择及匹配进行了分析与研究关健词:高压水射流;清洗;参数选择1 前言随着商压水射流清洗的应用领域日益广泛，如何提高射流清洗能力成了提高 清洗效益，增大射流清洗应用的关健许多科研单位、厂家都在对这个问题进行 深人广泛地研究、探索具体地说就是如何选择合理的水射流清洗参数和研制新 型高效的清洗水射流构件本文对高压水射流清洗的参数选择进行了分析与研 究2 射流清洗参数的选择商压水射流的清洗参数包括压力和流量的选择、商压胶管管径与长度、喷嘴 的形状和尺寸的选择以及横移速度、靶距和射流冲击角等，合理选择这些参数以 及优化它们的组合是提高水射流清洗效率，降低能耗的重要手段之一 2.1 压力和流圣的选择泵压的大小对清洗效果有着直接影响，它主要与附着层能否被有效破坏有 关压力小了不能将附若层去掉，压力大了就可能破坏基体，而且也使能量损耗 加大因此要根据被清洗附着层及其粘附强度、清洗方式进行综合考虑附着层 可分:(1)硬脆性附着层 ;(2)延性附着层 ;(3)粘弹性附着层。

附着层的粘附方 式:(1)机械粘附，枯附强度低;(2)特殊粘附(范德瓦尔斯力，付组反应)，粘附强 度中等;(3)化学枯附(离解力)，粘附强度非常大射流清洗一般主要应用于机械 粘附和特殊粘附的附着层，很少用于化学粘附的附着层对清除基体上坚硬而脆的附着层(锈、陶瓷等无机物附着层)，必须使其破裂 产生裂缝当 2 条或多条裂缝扩大而交叉时，就会有碎粒剥落下来在脆性材料 中，裂缝的产生几乎不产生塑性变形，因此裂缝产生后只需较小的压力就能使其 扩大，继而使附着层与基体间裂开，附着层剥落对延性附着层 (大多数塑料 . 各种橡胶和金属)，因其产生裂缝的同时，在裂缝的尖梢要出现明显的塑性变形， 这就使得裂缝扩大时所需的压力比脆性材料大，并且附着层的延性越大，所需的 压力越大对粘弹性附着层(沥青、抓化橡胶、润滑脂)，因这种附着层性能近似 极粘的液体，所以轻微的加载就会引起不可逆的变形，并且准静态加载足以使基 体与附着层分离因此清洗时无需多大压力泵流量选择的恰当与否将影响到清洗速度的快慢，从而对清洗效率产生影 响因此在选择清洗设备时，泵的压力与流量的合理选择与匹配是很重要的对 清洗一些常见对象时，所采用清洗设备的压力与流量的合理匹配见表 1.表 1 油洗压力与流 . 的合理匹配被清洗设备压力P/MPa流里 Q/L.min 1机器设备的外表35-5070-100大型排污管道30-50150-200煤气烟道及输油管道50-7080-110附着层坚硬的热交换器及锅炉70-10070-80极坚硬的硅酸盐类附着层100-14080-1002.2 高压胶管的选择喷嘴中喷出的实际压力等于高压泵出口压力减去高压水在高压胶管中的压 力损失。

在以往的清洗过程中，人们往往忽视了对高压胶管的选择认为在胶管 中高压水的压力损失不大，对清洗效果不会产生多大的影响而事实并非如此， 高压胶管管路中的总压力损失h为沿程损失h与所有管件局部损失工h之和，w f j 即其中总管长L二1+F,1仄F,l为所有局部装置的当量管长，mm), Q为泵 的平均流盘由式(3)可知，对总压力损失h,影响最大的是胶管直径do,其次是泵的流f Qo,然后就是胶管的总管长L当Qo,L 一定时，h,是随do的5次方变化的；当 do, L 一定时，h,是随Q的平方变化的;而当do, Qo 一定时，h,是随L的一 次方变化的h.与胶管内流速，的平方成正比，即流速越大，总压力损失h?越大然而， 在一般机动往复泵设计时由于机组外形尺寸与胶管规格的限制，胶管内的流速往 往要取大值兼顾这两方面的影响，建议清洗机主机的往复泵使用的胶管的平均 流速取5-7.5 m/s, —般清洗机的流It在10 一 200 Lmin之间则胶管直径在6~25 mm 就可以满足这一流速要求另外，在满足使用的情况下，胶管总长度尽量压 缩，一般不超过匆m,而单根胶管应取较长规格以减少接头数t,单根长度一般 应大于 5 m。

2.3 喷嘴的选择用与射流清洗的喷嘴最广泛使用的有扇形喷嘴和锥形喷嘴扇形喷嘴射流在 低于15 MPa 的压力下工作时有较高的清洗效率，这是由于扇形射流的散布面积 大，且在上述范围内工作时，反冲力较小，易于手提操作而锥形喷嘴产生的射 流是对称射流，经专家研究表明:具有 130锥角并带有长度约为出口直径2.5倍 的平行主体的喷嘴具有较好的动特性,其工作压力在15 一 30 MPa范围内较适宜 另外，扇形喷嘴射流只限于离喷嘴不远处发挥效力，如果距离太远，就会由于射 流扩散面积过大， 从而达不到清洗的效果设泵出口为断面1，喷嘴出口为断面2由伯努力方程得｝5 nk.~ 一 ，‘粉 2 产 s . 根据对前面胶管选择进行的试验与分析可知，泵至喷嘴处的总压力损失 h?一般为泵额定工作压力的5% 一 15%，则式(6)可变为其中k为系数(取 0.85 .0.95)，当流速较大、管路较长时取小值，反之取大值于是可得喷嘴直 径2.4 横移速度的选取较高的横移速度，能使单位时间射流清洗的面积大大增加，从而降低了水射 流清洗的比能耗，因此在水射流压力足够大时，要适当提高横移速度，从而使射 流清洗的效率得以提高。

但当过快的横移速度不能充分发挥水楔作用，使附着层 脱离时，就应采用较慢的横移速度2.5 靶距的选取靶距也是水射流清洗的一个重要参数实验表明，无论是附着层的还是基体 的破碎量与靶距的关系都有一最大值(取决于射流压力和喷嘴的几何形状)，即存 在所谓的最佳靶距最佳靶距就是射流对清洗表面的打击力最大时的靶距，经过 测试和数学分析可得出最大打击力F,与最佳靶距Lo,有如下关系式中 P— 射流压力， MPa;d- 喷嘴出口直径， mm.因此为使清洗过程不仅能清除附着层，且不破坏基体，就必须选择一个合适 的靶距，不是越大越好，也不是越小越好当然在水射流清洗能力足够时，可以 适当加大靶距，那样不仅提高了单位时间的清洗面积，而且增加了作业的安全性 但是，当清洗较硬的附着层时，取较小靶距为宜，那样就能充分发挥水楔作用， 以利于附着层的脱离2.6 冲击角的选取对于清洗沥青、润滑脂等粘性附着层，水射流的剪切力起很大作用，因此， 应采用大的冲击角，增大剪切力，以利于清洗3 结语以上对高压水射流清洗参数的选择与匹配做了一些简要分析由于清洗过程 中存在着许多的具体问题，因此必须具体问题具体分析只有这样才能全面合理 地选取这些参数，以达到提高清洗效率的目的。

另外，采用新型的水射流清洗结 构（如空化射流磨料射流等）对提商清洗效率也是很有利的。