异形喷嘴低厘射流形态的实验研究

第z 4 卷第3 期 2 0 0 6 年9 月 轻I 极械 U g h tl n d 雌t r yM t c h l n e r y V o I 2 4 N o 3 S e p t 2 0 0 6 研究 设计 异形喷嘴低厘射流形态的实验研究 李栋 卢晓江 赵欣 天津科技大学机械工程学院 天津3 0 0 2 2 2 摘要 讨论了异形喷嘴形状及压力的改变对射流形态变化的影响 在实验的基础上分析了诸如 喷嘴出口形状 压力及 入口角的改变对射流形态变化的影响 其结果对于异形喷嘴在工程上的应用和理论上的研究均有重要的指导意义 关键词 并形喷嘴 水射流 雾化 中图分类号 T S 7 3 4文献标志码 A文章编号 1 0 0 5 2 8 9 5 2 0 0 6 0 3 一o o l 8 一0 3 0 前言 异形喷嘴是指喷孔形状为非圆 形的喷嘴 n o n c i r c l ej e tn o z z l e 由 于异形喷嘴在多相条件下对粒子的 混合有着很好的促进作用 因此在 许多领域如喷射引擎燃烧室 能量 交换设备的冷却 以及飞船的排气 装置等方面都有着很大的应用前 景 对于在异形喷嘴在喷射引擎燃 烧室方面的应用 已经取得了非常 好的经济和环境效益 近年来对于 异形喷嘴的理论实验研究也取得了 相当的进展 但关于异形喷嘴的 射流形态等问题仍需要进一步的研 究与探讨 本文以水为工质 采用直 观观察法针对压力及喷孔形状对射 流形态的影响进行了探讨 有关结 果对研究在不同场合下异形喷嘴的 应用有重要价值和指导作用 1 实验装置介绍 实验装置如图1 所示 由高压 泵 调节阀 缓冲罐 压力表 接水 桶 喷嘴 高压胶管及数码相机和背 景组成 喷嘴有3 种 可根据需要进 行更换 其中主要实验仪器有 高压泵型号Q 一8 1 0 额定流量 8L m i n 压力表5 0 6M P a 上海 1 一高压泵 2 一调节闽 3 一缓冲罐 4 6 一 高压胶管 5 7 一压力表 8 喷嘴 9 一数码 相机 1 0 一支架 1 l 一背景 图1 进水射流打击力研究 的实验装置图 自动化仪表厂 压力表7 o 6 M P a 青岛华仪仪器仪表有限公司 数码相机佳能A 8 0 4 0 0 万像素 2 实验方法 实验时 先开启高压水泵 调节 缓冲罐调节阀的开度 得到合适的 压力 待压力值稳定后 用数码相机 进行射流状况的拍摄 射流直接喷 人大气中 为了拍摄到清楚的照片 喷嘴喷射处后部需加黑色背景 从 o 5M P a 开始 每隔o 5M P a 拍摄 一次 到3 0M P a 时结束拍摄 依次 拍摄正三边形 正四边形和圆形喷 嘴 其中正三边形和正四边形2 个 异形喷嘴分别从两个角度进行了拍 摄 拍摄角度详见图2 3 实验结果分析 3 1压力对喷嘴射流形态的影响 图2拍摄角度示意图 图3 图4 和臣5 分别为正三边 形 正四边形和圆形3 种喷嘴分别 在O 5M P a 2 OM P a 和各自所能 达到的最大压力下射流形态的发展 情况 从图中清楚地看到 喷射压力 对于3 个喷嘴的射流特性均有较明 显的影响 3 个喷嘴的射流随着压 力的增加均出现起始段缩短 液核 区变细和越来越明显的雾化现象 并且喷射压力越大 喷雾锥角越大 反之 喷射压力越小 喷雾锥角也就 越小 这就是说 随着喷射压力的增 加 射流会更快地进入基本段和消 散段 雾化效果也就愈好 这是因为 随着喷射压力的增大 即喷射速度 的增加 在射流边界层与环境介质 间存在的速度差迅速增大 导致射 流流体与环境介质质量及动量交换 的加剧 于是射流起始段缩短 很快 进入基本段和消散段 实验结果显 收稿日期 2 0 0 5 一1 0 0 9 作者简介 李栋 1 9 8 0 一 男 河北省峰峰矿区人 天津科技大学在读研究生 化工过程机械专业 研究方向为流体流动及机械 万方数据 万方数据 2 0 轻I 机械L i g h tI n d u s t r yM a c h i n e r y2 0 0 6 年第3 期 1 正四边形喷嘴的稳定射流升高表现出良好的雾化特性 B u o y a n tR e a c t i v eJ e t s J T h e o r e t i c a l 距离要比正三边形和圆形喷嘴长 由此看来 异形喷嘴的高聚能 8 n d C o m p 8 1 8 1F 1 1 8 趼 8 1 8 2 0 0 1 这种情况在低压时表现的尤为明 特性在较大靶距条件下能够保持射 2 陈斌 郭烈锦 张西民 等 喷嘴雾化特 显 说明正四边形喷嘴的射流稳定流的凝聚性和超常的效率 它们适性实验研究 J 工程热物理学报 2 0 0 1 性较好 起始段长 破裂比较晚 合被用于进行高压水切割 穿孔等 2 2 2 2 3 7 2 4 0 2 正三边形喷嘴随压力的增操作 而经典的圆形喷嘴与之相比 3 3 詈妻耋 嚣高謦耋薹葛裟 加其射流凝聚性逐渐显现 相信在 更适合进行喷雾除尘 清洗等操作 2 0 0 3 4 5 4 6 高压下这种特性会表现的更加明参考文献 4 孛东海 卢晓江 赵欣 基于小波变换 显 适用于高压水切割 1 J i a n gx L u oKH D i r e c tN u m e r i c a l 的异形喷嘴射流特性分析 J 轻工机 3 圆形喷嘴的射流随压力的 S i m u l a t i o no fT r a n s i t i o n a lN o n c i r c u l a r 械 2 0 0 5 4 2 6 2 8 E x p e r i m e n t a lS t u d yo nL o wP r e s s u r eJ e tC h a r a c t e r i s t i c o ft h eN o n c i r c l eJ e tN o z z l e L ID o n g L UX i a o j i a n g Z H A OX i n C o l l e g eo fM e c h a n i c a lE n g i n e e r i n g T i a n j i nU n i v e r s i t yo fS c i e n c e T e c h n o l o g y T i a n j i n3 0 0 2 2 2 C h i n a A b s t r a c t I n v e s t i g a t i o no fj e tc h a r a c t e r i s t i cu n d e rd t 付e r e n tj e tp r e s s u r ea b o u tt h en o n c i r c l en o z z l e sw e r ep r e s e n t i nt h i sp a p e r T h ei n f l u e n c eo ft h ej e tn o z z l es h a p e p r e s s u r ea n dt h ea n g l eo fe n t r a n c eo nj e tc h a r a c t e r i s t i cw a s s t u d i e db a s e do ne x p e r i m e n t T h ec o n c l u s i o na c q u i r e da b o u tt h en o n c i r c l en o z z l ei si m p o r t a n te i t h e ri nt h e o r yo r e n g i n e e r i n ga p p l i c a t i o n K e yw o r d s n o n c i r c l en o z z l e w a t e rj e t s p r a yc h a r a c t e r i s t i c 瞎 一讯 技术信息 A E 型多功畿全自动复合层式植物纤维模塑生产线通过浙江省科技成果鉴定 由杭州欧亚机械制造有限公司开发研制的多功能全自动复合层式植物纤维模塑生产线通过了浙江省科技厅组织的专项科技 成果鉴定 该生产线是在单层的全自动植物纤维模塑设备基础上发展而来的先进制造设备 通过复合带有不同功能或色彩的纸浆层 使 制品具有多种性能 可用稻麦草纤维 甘蔗渣 棕榈纤维制成可降解的环保餐具 育苗杯 一次性帽子 工业产品内包装盒 装璜用墙 板等一次性用品 既消除了 白色污染 又为稻草纤维 麦草纤维和棕榈纤维等农 林 业固体废弃物找到了广阔的用途 其社会效益 和经济效益显著 符合国家产业政策 该生产线是为国际首创 包含多项关键技术 1 一种纸浆或植物纤维的双层复合模塑工艺及设备 2 先进的可用于模塑的植 物纤维的处理技术 3 开发了一种全自动纸浆模塑和植物纤维模塑成型机 现有的植物纤维模塑和纸浆模塑制品是单层的 制品 的缺点是 其性能完全取决于该层材料的性质 从而限制了其应用领域 为克服上述现有的单层模塑制品所存在的缺点 复合层式 的植物纤维模塑成型的特殊工艺设备可利用各复合层的不同功能或色彩 使纸浆模塑制品同时兼有杀菌 防油 保温 防水 隔热 吸振等功能或多种色彩 并能降低成本 该纸浆模塑制品的制造工艺和设备具有科学合理 简单可靠等特点 该项目技术成熟 相关技术已申请了2 项专利 其主要创新点是 模塑用的植物纤维制浆新方法 复合层式的纸浆模塑制品制造 工艺 全自动纸浆模塑成型机 本项目的产品已通过省级鉴定 技术处国际领先水平 并出口到韩国 越南 马亚西亚等多个国家 方旭亮 美国包装机制造协会 P M M I 近日宣布他们预计美国2 0 0 6 年包装机械销售将增长3 销售额将达到5 8 5 4 亿美元 自2 0 0 1 年出现的经济低迷以来 国内包装机械需求已经连续五年表现出增长的势头 销售持续增长的原因是多方面的 主要要 得益于美国经济的不断增长 公司强劲的现金状况以及产能利用率的提升 另外 生产