全射流喷头压力调节装置损失系数分析及试验

对影响全射流喷头射程的因素(包括喷头工作压力、仰角、过流面积、喷头转速、步进频率、导管长度、信号嘴插拔深度等)分别进行了分析,探讨了各因素对射程影响规律,其中喷头工作压力、过流面积与喷头的射程成正比关系;喷头转速、步进频率与射程成反比关系;导管长度与信号嘴插拔深度对射程影响较小,主要改变步进频率和喷洒均匀性。对喷头工作压力、仰角、过流面积、导管长度和插拔深度5个因素进行正交试验,采用综合评分法对试验结果进行分析,并得到影响全射流喷头射程与喷洒均匀性的因素主次顺序为喷头工作压力、仰角、过流面积、信号嘴插拔深度、导管长度。

基于全射流喷头射流元件的工作原理和内部流动状况,分析射流元件附壁频率的影响因素.利用元件两侧压差大小,建立附壁频率计算式,通过射流元件壁面脉动压力测量获得的附壁频率试验数据,频率计算值与试验值符合较好.计算与试验结果表明,附壁频率随元件腔室容积增大,信号水导管长度的变长而减小,随喷头工作压力增大,信号水流量的增大而增大,对于pxh30全射流喷头射流元件,获得信号水流量与附壁频率的线性关系式.在无因次数计算与分析中,喷嘴雷诺数对斯特劳哈数影响较小,斯特劳哈数随欧拉数的增大而减小.附壁频率的研究能指导射流元件的设计和全射流喷头工作状态的调节.

为了解决全射流喷头信号嘴不便调节及旋转不稳定的问题,对全射流喷头信号嘴取水方式及喷体结构进行改进,提出了一种新型射流喷头——外取水射流喷头.采用外部取水信号嘴可以更加方便、直观地进行调节,外部信号嘴又可以起到分水针的作用,促进高速水流的裂变,提高了喷洒的雾化程度以及均匀性.双喷体结构的采用减弱了喷头在工作过程中偏离铅垂方向的现象.选取pxh型全射流喷头进行对比试验.结果表明,相同压力下,外取水射流喷头的射程比全射流喷头增加2.5%左右,且平均雨滴直径减小0.5mm左右,因此其雾化效果也更好.外取水射流喷头径向水量分布曲线呈"三角形",比全射流喷头更有利于组合分布.采用matlab语言对喷头组合分布均匀性进行仿真计算,在方案所选间距中,提出工作压力分别为0.15,0.20,0.25mpa时,外取水射流喷头正方形布置最佳组合间距为r,1.1r和r,组合均匀系数值分别为78.3%,83.9%和87.6%.

"隙控式全射流喷头"是由江苏大学流体机械工程技术研究中心研发的节能节水产品.该喷头的特点体现在喷管出口处的射流元件上,它既是喷洒作业的喷头出口零件,又是自控完成直射、步进、反向的控制零件.

介绍了西气东输一线天然气、土库曼斯坦天然气、阿姆河右岸天然气、哈萨克斯坦天然气以及煤制气的天然气组分及其h2s的存在状况,分析了h2s对阀门壳体材料碳钢和低合金钢的腐蚀机理及相关因素,提出了阀门壳体抗h2s腐蚀的试验规定及试验方法。

根据制动压力调节装置的工作原理,利用电流变效应,可以设计出电流变液体控制阀,通过外加电场对通过电流变阀中的电流变液的流动阻力的控制,从而实现液体压力、流量乃至方向的控制。本文采用多个电流变阀组成的桥路结构为液压控制系统的核心,对电控液压制动系统的制动压力调节装置进行了设计。

提出臂式喷头和全射流喷头的计算公式,通过实验对比它们的参数。结果表明,全射流喷头步进角度和步进频率主要由导管长度决定,导管越长则步进角度越大,步进频率越小。对于臂式喷头,它的步进角度和步进频率的可改变幅度不大,因此全射流喷头具有一定优越性。提出了全射流喷头步进角度与管长之间的关系式,左右压差与导管长度和工作压力的经验公式。

为了探索全射流喷头均匀系数(cu)与分布系数(du)之间的关系,选择圆形出口盖板的全射流喷头作为研究对象,设计了5个盖板出口直径,得出直径小于5.0mm或大于7.0mm时喷头不能工作。在工作压力为200、250和300kpa下测量出喷头盖板直径为5.5、6.0和6.5mm时的径向水量分布。布置方式选取为正方形,组合间距选取为7～15m,采用三次样条插值法对组合cu和du进行了仿真计算。结果表明:圆形出口盖板随着工作压力的增大,距喷头近处的水量增加,盖板出口的最优直径为6.0mm。工作压力对组合cu和du的影响并不明显;cu随组合间距的增加变化趋势是先相对平稳后急剧下降;du随组合间距的增加经历了下降、增加和再下降的3个过程。通过对上述结果进行回归分析,初步提出了全射流喷头cu与du之间的近似计算公式,为其在工程应用中提供理论基础。

针对隙控式全射流喷头在恶劣工作条件下出现的附壁力小、驱动力矩小等不足,研究了获得射流元件的最大附壁驱动力矩和减小摩擦阻力矩的方法,对射流元件进行优化设计,以保证喷头的正常运转.分析了隙控式全射流喷头的转动驱动力矩和摩擦阻力矩,喷头转动驱动力矩由射流附壁时与射流元件侧壁产生的驱动力矩,射流与出口盖板的作用力矩组成,喷头的摩擦阻力矩由空心轴端面摩擦阻力矩,空心轴与轴套间的摩擦力矩,密封机构摩擦阻力矩组成.根据动量守恒方程推导出附壁射流中心线方程,得到中心线附壁点距离及附壁冲角的计算公式.推导了理论状态下,附壁力矩最大值与结构尺寸之间的关系.由刚体转动定律计算出全射流喷头的力矩公式及全射流喷头步进角度公式.

利用fluent软件在稳态、湍流、两相流的条件下对后混合磨料水射流喷头内部流场进行了数值模拟,并对喷头主要几何参数进行了分析。研究表明,聚焦管入口收缩角α越小,越有利于流动,避免了磨料在聚焦管入口处聚集而产生堵塞。聚焦管出口直径越小,磨料出口速度越大,但聚焦管出口直径越小,混合腔内部形成的负压越小,不利于磨料的吸入。聚焦管出口直径应以水喷嘴直径3倍左右为宜。

利用射流附壁原理,设计一种大射程的全射流微喷头。分析了全射流微喷头旋转驱动力与射流元件作用区结构尺寸的关系,得到两种驱动力的计算公式。通过正交试验得到了最优转速、最远射程时的作用区位差、作用区长度和盖板位差的尺寸组合。对最优结构样机进行了水力性能测试,测试结果与正交试验结果一致,样机水量分布均匀,射程、水滴直径达到设计要求。

为解决全射流喷头实现变量喷洒时由于压力变化而产生的水量分布不均匀问题,以20pxh型变量喷洒全射流喷头为研究对象,设计不同副喷嘴改善水量分布。通过射流理论分析设计了8种副喷嘴方案,测量了喷头径向水量分布,采用不同压力下喷灌强度差值分析的方法,得到方案5挡板式副喷嘴结构改善水量情况最好。通过测量不同挡板角度及不同压力下水量分布,以均匀性系数值最大为目标,以挡板角度及均匀性取值范围为约束条件,首次建立了变量喷洒全射流喷头喷洒均匀性的综合评价函数,并求导得到最佳挡板角度为21.2°。

阐述了全射流喷头射流元件主要磨损形式为冲蚀磨损.为了研究冲蚀磨损对全射流喷头可靠性的影响,定义了全射流喷头的三项失效指标:末端雨滴直径、步进频率和步进角度.完成了磨粒质量浓度为1%,2%和3%三种情况下的全射流喷头磨损试验,测试了喷头的主要水力性能参数,即喷头流量、喷头信号水流量以及末端雨滴直径随时间变化规律.试验结果表明:喷头的主要水力性能参数随着磨粒质量浓度的增加而显著增加,但质量浓度变化对水力性能参数的影响逐渐减小.信号接嘴1作为喷头的最易磨损件,可选用耐磨材料来加工,以提高喷头工作的可靠性.

对国内原创全射流喷头组合喷灌进行研究后,提出了一种分析处理喷头水量分布数据以实现三维可视化编程的方法.研究表明,matlab语言可以方便可靠地将喷头径向水量分布数据转换为网格型数据,并绘制出单喷头和喷头组合的三维水量分布图.通过插值叠加求出各网格点总降水深,求出不同组合间距系数下的全射流喷头组合均匀系数,实现计算结果可视化.根据模拟分析,提出了组合间距系数值:正方形布置时为1.2,各喷头均匀系数平均值为82.4%;三角形布置时为1.5,各喷头均匀系数平均值为85.7%.另外认为,matlab语言编程进行喷头喷洒分析具有功能强大,方便快捷,可视性强等优点,适用于任何喷头水量分布的分析.

针对目前国内摇臂式喷头存在结构复杂、使用寿命较短和成本较高等不足,提出一种新型的大中型旋转式pxsb型双向步进式全射流喷头.研究了pxsb型双向步进式全射流喷头的基本工作原理,对喷头整个工作过程作了具体分析,提出喷头正常工作的条件为喷头的射流元件体出口处盖板两侧均要设有间隙,正向导管和反向导管需在适当的位置开有补气小孔.结果表明:喷头的双向步进是通过射流元件体和双向步进换向机构的切换配合来实现,即通过控制信号水的流向来实现喷头的正向步进和反向步进,使喷头具有优越的水量分布和喷洒均匀性等水力性能.喷头的双向步进结构提高了喷头工作的稳定性和可靠性.滚动轴承装置和密封结构,优化了喷头的密封性能.

压力调节阀是安装在泵出口处的压力调节装置，是使泵正常工作的保护装置，调节阀出口、 入口分别联接在泵入口、出口处。正常工作时泵出入口压差一定阀门关闭。当泵出口管线堵 塞或其他原因造成出口管路系统压力升高时，泵出口压力会超出泵的出口设计压力，导致泵 出入口压差增大不能正常工作时，阀打开使泵出口介质返回入口，降低泵出口压力，将压差 控制在允许范围内，保证泵的正常工作。 阀门改造前工作示意图如图1所示，k面为阀门工作面，靠调节a处大小调整弹簧压 力，正常工作时入口侧压力与弹簧力之和等于出口压力。当入口处压力大于弹簧力和出口压 力之和时k面打开，介质通过k面流入出口端，平衡两侧压差。 一、调节阀失效的原因分析 原调节阀因结构上的缺陷使用周期较短，分析其失效原因主要有以下几点，同时对控制 阀的结构进行了针对性的设计。 （1）该调节阀失效表现为泵无法正常保压，泵

提出了一种旋转式射流喷头。选用五因素四水平表,通过正交试验得出影响喷头工作性能的结构参数依次为盖板出口直径、直线段长度、导流段长度、位差、作用区长度、导管长度。分析了各结构参数值对雨量分布、射程和旋转速度的影响,得出10型喷头结构参数最佳组合为:盖板出口直径6.2mm,直线段长度6mm,导流段长度31mm,位差2.6mm,作用区长度22mm,导管长度20mm。利用部分追加法追加盖板出口直径试验点,得出5.2mm是出口直径的下限,7.2mm是出口直径的上限,最佳出口直径为6.2mm。

论述了高压水射流清洗技术中与喷嘴相关的性能参数、并根据相关公式确定各个参数的内在联系。同时研究了旋转喷头打击作用力,使射流参数合理匹配,指导选择合适的喷嘴。

介绍了变容积液体压力调节的两种方法,并详细介绍了背压平衡式压力调节装置设计及实现的理论基础,并通过实验,验证了它的特性,为液体高压的精确控制提供了基础。

旋转式射流喷头设计与性能正交试验

提出了一种旋转式射流喷头。选用五因素四水平表，通过正交试验得出影响喷头工作性能的结构参数依次为盖板出口直径、直线段长度、导流段长度、位差、作用区长度、导管长度。分析了各结构参数值对雨量分布、射程和旋转速度的影响，得出10型喷头结构参数最佳组合为：盖板出口直径6．2mm，直线段长度6mm，导流段长度31mm。位差2.6mm，作用区长度22mm，导管长度20mm。利用部分追加法追加盖板出口直径试验点，得出5.2mm是出口直径的下限，7.2mm是出口直径的上限，最佳出口直径为6.2mm。

超长液压管道压力损失的计算与试验分析