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高压水射流计算公式
高压水射流计算公式
一、射流基本理论:
1、              连续射流的压力P(MPa)与射流速度v0(m/s)之间有下述关系:
P= ρv02/2(若一水射流初始速度为915 m/s,则需求泵压力为410MPa
2、              水在200MPa压力下能切割0.2mm的薄钢板。
3、              水射流压力分类:
a、低压射流:工作压力小于10MPa
b、高压射流:工作压力大于10MPa,小于100 MPa
c、超高压射流:工作压力小于100MPa
4、水的物理性质:
   密度:标准大气压下,20度常温下纯水密度998Kg/m3
   粘度:动力粘度η=1.005 10-3N*s/m2
5、流体力学基本方程:
V1A1=V2A2 (流体连续性方程)
P1/ρ+α1v12/2+gZ1= P2/ρ+α2v22/2+gZ2+ ghf
上式中每一项的纲量是N*m/Kg,即单位质量的能量,P/ρ表示单位质量的压强势能;V2/2表示单位质量的动能;gZ表示单位质量的位置势能;ghf表示运动中损失的能量;α表示总流流过断面的实际动能与以平均速度计算的动能的比值,其值总大于1,并与断面流速分布有关,流速分布越不均其值越大,流速分布较均匀时其值近似等于1.
6、对于连续射流在喷嘴截面内外两点应用伯努利方程,忽略两点之间的位能可依得到以下公式
   P1/ρ+α1v12/2 = P2/ρ+α2v22/2 (1)
结合流体连续方程式
   v1A1=v2A2                                             (2)
喷嘴流道为圆形结构,即A=πd2/4   (3)
结合上3各公式可得
V=44.7  
 v-----射流速度m/s
 p-----射流压力MPa
 注:v指喷嘴出口截面外射流处初速度,p指喷嘴截面内射流压力
7、已知射流速度,可由q=vA得出射流流量,即射流流量等于出口速
   乘以喷嘴出口面积,即:
   qt=2.1d2
   qt----射流流量L/min
 p----射流压力MPa
 d----喷嘴出口直径mm
8、当射流流量及压力确定后,可由下列关系得出射流功率
   P=16.67pq
   P----射流功率,W
p----射流压力MPa
 d----喷嘴出口直径mm
9、射流反冲力F:(由动量守恒推导,即F△t=mv1-mv2
   F=0.745q
   F----射流反冲力,N
p----射流压力MPa
d----喷嘴出口直径mm
10、由于q=2.1d2 带入上式得:
   F=1.56d2p
 F----射流反冲力,N
p----射流压力MPa
d----喷嘴出口直径mm
11、射流起始段、基本段、消散断:
    射流起始段:射流轴线速度开始衰减断面和喷嘴出口断面之间距离为射流的起始段。其计算经验公式
Lf=(A-BRe)d
               Lf-----射流起始段长度,mm
               d-----喷嘴出口直径,mm
               A-----经验系数,取决于喷嘴的加工精度和内表面加工质量
               B-----经验系数,主要取决于雷诺数
               Re----射流起始段雷诺数
               v-----射流速度,m/s
              -----运动粘度,m2/s;对于水为1.0*10-6∽1.3*10-6
在10-60MPa、喷嘴直径1-4mm时A1=84(喷嘴质量差)、A2=96(喷嘴质量中等)、A3=84(喷嘴质量优)、B=68*10-6
对于射流压力较高、雷诺数Re 0.4*106时,射流起始段长度直接取决于射流形成条件,而不再和雷诺数有关,此时,Lf一般在下式范围内变化:
Lf=(53-106)d
其余Lf/d经验数据查表
    射流基本段:在转折面以后消散段之间的区域,射流轴向流速和、及动压力逐渐减少,但射流仍保持完整。
    射流消散段:基本段以外的区域,此时射流与环境介质已完全混合,射流的轴向速度和动压力相对较低,基本无卷吸能力,外在表现为雾化。
    射流各段在工程应用中均有不同功能,起始段用于材料切割,基本段用于清洗、除锈、修整加工、抛光、去毛刺等,消散段用于除尘等工艺。
12、在射流起始段两倍长度处(100d-200d),射流轴心处压力衰减为初始压力的一半左右。
 
 
 
二、水射流成套设备
1、水箱:液位计、温度计、进出水阀、油水分离收集、粗过滤网、水箱挡板、磁性过滤器、加热装置(蒸汽直通、蒸汽换热、电加热等)、加热器安装口、人孔、污水排放孔、等
2、          水系统:高压泵、(安全阀、调压阀、调压溢流阀、单向阀)、控制阀、压力表、配管、化学药剂装置、流量控制器、电磁阀(电动阀)、过滤装置、(压力流量调节器)、声光报警装置等
4、清洗泵功率确定
P=pq/60η
 P----功率,kW
 p----压力,MPa
 q----流量,L/min
η----总效率,包括泵效率、传动效率、原动机效率,泵效率与压力成反比;
 知道了清洗机泵的压力和流量时就知道了改组原动机功率!
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