噴嘴性能

盡管噴嘴型式很多，但出于性能和加工的綜合考慮，工程實(shí)際應(yīng)用的大多是圓錐形噴嘴和圓柱形噴嘴，其幾何參數(shù)主要有噴嘴的收縮角a，入口和出口的過渡形狀及倒角的曲率半徑r,和rz，出口直徑d，圓柱段長度I與直徑d的比值，還有噴嘴長度L及內(nèi)壁表面粗糙度等(見圖3.11)

    通常，噴嘴的出口直徑d取決于射流的流量，是設(shè)計(jì)噴嘴的原始數(shù)據(jù)。需優(yōu)選的幾何參數(shù)有a、l/d、r1及r2。前蘇聯(lián)學(xué)者GP.Nikonov通過大量實(shí)驗(yàn)提出這一類噴嘴的設(shè)計(jì)原則，其基本特征是α二13°， l/d =2一4。

高壓水射流噴嘴的設(shè)計(jì)依循著這一經(jīng)典實(shí)驗(yàn)結(jié)果不斷發(fā)展，雖因某些結(jié)構(gòu)與尺寸的制約，其噴嘴形狀會(huì)有些變化，但偏離點(diǎn)的參照物仍是這一理論。下面介紹圓柱形噴嘴的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)如下:

(1)噴孔直徑。噴嘴噴孔的直徑是噴嘴設(shè)計(jì)時(shí)首先要選定的重要參數(shù)，也是確定其它參數(shù)的依據(jù)。一般情況下，噴孔直徑的大小主要是考慮水耗的大小和噴孔是否有堵塞的危險(xiǎn)?？讖酱螅木驮黾?，堵塞的危險(xiǎn)也就減少;孔徑小，水耗降低，但堵塞的危險(xiǎn)也就增大。綜合上述兩個(gè)方面，在設(shè)計(jì)時(shí)，孔徑的選擇通常以降低水耗為主，取較小值。而對(duì)由此引起的噴嘴堵塞的危險(xiǎn)，則應(yīng)采用過濾進(jìn)水和加強(qiáng)噴嘴的自清作用等措施來降低。

    (2)噴孔的長徑比。噴孔的長徑比是影響射流狀態(tài)的另一個(gè)重要參數(shù)，它直接影響到噴嘴的流動(dòng)阻力、流量系數(shù)等。它的大小決定了噴孔屬薄壁孔還是細(xì)長孔，從而使經(jīng)過噴孔的水流具有不同的流動(dòng)狀態(tài)。根據(jù)流體力學(xué)原理，細(xì)長孔具有較高的流量系數(shù)，因此具有較高的壓力能一噴射速度轉(zhuǎn)化效率。

    (3)噴嘴的入口角與出口擴(kuò)散角。噴嘴的入口角是決定噴嘴流動(dòng)阻力的主要因素。入口角較大的噴嘴其入口流動(dòng)阻力較小。噴嘴出口擴(kuò)散情況對(duì)射流的發(fā)展將有一定的影響。如果出口擴(kuò)散角過小，在噴射過程中將產(chǎn)生一定的附壁現(xiàn)象，對(duì)射流有一定程度的擾動(dòng)，因而射流的不穩(wěn)定性增加，射流的破裂和卷吸都較明顯，使射流的連續(xù)長度減少，減弱了射流對(duì)作業(yè)面的作用。