高压水射流技术

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2011-1-12,#,第一章 高压水射流技术,高压水射流清洗技术的基本概念,水射流的结构,高压水射流在喷嘴出口处有一个锥形等速流核心区，其中射流轴向动压力,及密度基本保持不变，为水射流的初始段。射流继续发展的部分为基本段，其 轴心速度与轴心动压有规律地衰减。最后在消散段水射流与环境介质完全混合 变成水滴与空气的混合物或雾化。射流各段在工程应用中具有不同的功能，起 始段适宜于材料切割，基本段适用于清洗、除锈等，消散部分主要用于降温除,尘、大面积地冲刷。,速度核,初始段,基本段,消散段,射流打击力,水射流打击物体表面的打击力主要体现在射流的压强上，如果压强大于垢物的抗压强度，则垢物即被破坏。,最佳靶距,水射流对物体表面的作用力不仅与射流密度、速度有关，而且还与水射流离,该表面的距离有关，这是由于水射流的速度、结构随着其喷射距离发生变,化，因 此水射流冲击物体的作用力也随喷嘴至物体表面的距离（靶距）不断变化，根据,实验结果，达到最大打击力的最佳靶距在,100,倍喷嘴直径左右。,打击力,E=(mv2)/2,100,倍,靶距,压力分级,高压水射流清洗工作压力选择十分重要，既要考虑在除掉附着物同时不损伤基,体表面，还要考虑清洗压力对射流特性的影响，因此驱动压力等级是设计任何水射 流工艺系统的主要参数，下面的水射流压力等级是世界水射流界普遍认可的划分方,法。,低压,0.5-20 Mpa,中压,20-70MPa,高压,70-140 MPa,超高压,140 MPa,以上,机械力、热力、化学力,水射流的冲击力为机械力，热力可以用加热高压水的方法得到。机械力、热力,与化学力的综合作用即水基清洗。清洗剂以其润湿、渗透、乳化、分散泡沫作用 而具有极强的清洗作用。,以清洗油污为例，油污用不加清洗剂的低压水难以清洗，一是由于油污与基体之间有粘接力；二是油和水之间存在着表面张力。清洗剂的润 湿、渗透作用，降低了粘接力；分散作用使油污中的碳粉、灰尘、金属细粉末形成 的结垢分散成许多微粒；清洗剂泡沫作用，能把裹着油垢脱离物体浮到水表面被射 流冲掉。而热力又加速了上述过程，十分容易清洗干净。这是物理清洗与化学清洗,联手的典型清洗技术。,高压水射流清洗机的组成,高压发生装置：由电机和高压水泵组成的泵组来产生高压水。,控制系统：由溢流阀、安全阀、喷枪扳机、电控装置等一起组成。执行系统：由喷枪、喷头等组成。辅助机构：由水箱、高压软管、框架、走行机构及连接管路等组成。,主要组成部分的作用,高压泵,喷枪和喷头,高压软管,加热装置一般采用燃油加热和电加热两种形式，高压水流过盘管时被加热到 所需的温度。,根据被清洗对象结垢性质来选择，一般灰尘或较软的污垢选用小型冷水型，,油污油垢要选用热水和蒸汽型，坚硬的锅炉垢、水垢要选用大型高压清洗机，具体如下：,对于地面、车辆外表面等油污、油垢不多的地方的泥垢、灰垢清洗，选用小型冷 水清洗机。,对于设备零部件上的油污、油垢的清洗及一些工程机械的油污的清洗，应选用热 水清洗机。因为,85,的热水可将油污、油垢软化，降低其与基体表面的粘结力，然后靠高压水射流即可将油污、油垢自基体表面剥离，不用添加清洗剂即可获得,佳极的清洗效果。,对于重油垢、干涸的油脂垢、沥青垢的清洗；北方地区冬天设备、管道的解 冻，应选用蒸气清洗机。因为,145,的高温蒸气足以将重油垢、干涸的油脂 垢、沥青垢彻底融化，大大提高其流动性，降低附着力，然后依靠,24kg/cm2,的高压将其自基体表面冲刷下来。,对于极难清洗的热交换器散热管内的坚硬水垢、锅炉内的水垢，应选用压力 为,700kg/cm2,的大型高压清洗机。,对于一些体积较小、结构复杂、数量繁多的零部件的油污、油垢的清洗，应 选用零件清洗机。,设备选型时需要考虑的技术问题 影响水射流清洗机清洗效果的参数分析,泵输出压力：与射流打击力成线性关系,泵输出流量：与射流打击力有较大影响,高压管内径：对压力降有直接影响，对射流打击力有间接影响,高压管长度：对压力降有直接影响，对射流打击力有间接影响,喷嘴的直径：对射流打击力有很大影响，存在最佳喷嘴直径,射流的靶距：对射流打击力有很大影响，存在最佳靶距,设备选型时需要考虑的技术问题 影响水射流清洗机清洗效果的参数分析,泵输出压力：与射流打击力成线性关系,泵输出流量：与射流打击力有较大影响,高压管内径：对压力降有直接影响，对射流打击力有间接影响,高压管长度：对压力降有直接影响，对射流打击力有间接影响,喷嘴的直径：对射流打击力有很大影响，存在最佳喷嘴直径,射流的靶距：对射流打击力有很大影响，存在最佳靶距,n:,喷嘴效率，,1.05-1.1,Nozzle#=q 4000p,Nozzle:,喷嘴号数,p:,压力，,psi q:,流量，,gal/min,喷嘴号数与喷嘴直径的关系,高压胶管与压力损失的关系,p=59.7 q 2,压力损失（,MPa/m,）,q:,流量（,l/min,）,D5 R0.25E,d:,胶管内径（,mm,）,Re:,雷诺数,10152025303540,60.0657340.1336440.2211030.3267280.4495250.5887220.743697,80.0080440.0278450.06720.1330940.2326220.3729710.561404,107.06E-050.000620.0028970.0095780.0254480.0581350.118916,高压水射流反作用力计算,F:,水射流反作用力，,N,q:,工作流量，,l/min p:,工作压力，,MPa,清洗设备的热值输入,柴油的低位发热值：,42000,千焦耳,/,千克,柴油的低位发热值：,10000,千卡,/,千克,1,千克,0-100,度水吸收的热量：,418,千焦耳,1,千克,0-100,度蒸汽吸收的热量：,2678,千焦耳,1,千克水的汽化潜热：,2260,千焦耳,柴油油耗,1,千克相当于电功率,10-11,千瓦,清洗设备的功率计算,压力：,Mpa,流量,:L/min,泵输出功率,=,压力*流量,/60,（,kW,）,配套电机功率,=,压力*流量,/50,（,kW,）,配套发动机功率,=,压力*流量,/39,（,kW,）,配套发电机功率,=3,倍电机功率（,kW,第二章 高压水射流技术的发展现状,随着中国和世界的高压水射流技术发展的,20,年，见证了中国喷射设备各行各业由高压产品到超高压产品、由小功率机组到大功率机组、由通用成套设备到专用成套设备、由机电控制到智能化控制的发展过程，可以肯定的说：这,20,年中国高压水射流技术产业的发展令美欧等发达国家瞩目，中国代表团几乎每年都出现在专业的国际性技术会议席位上，中国的产品标准实实在在的填补了国际空白，美欧的主要制造商均在中国设立机构抢滩中国市场，中国的制造商产业群已经形成，这一独特的一水射流技术为核心的多学科制造与研究行业已经向泵、阀等传统产品行业那样得到了社会与市场的认可，水射流技术已远远突破了泵与喷嘴的概念。随着市场主导创意，创意主导发展，中国企业已经越来越会利用制造业全球化的理念发展高新技术，形成有自主知识产权的综合技术实力。,高压水射流技术逐渐形成了以下几类专业产品：数控超高压睡切割机、系列高压清洗机（线）、超高压大功率水射流成套设备、清洗类的微小型（含热水）清洗机等，除此之外，高压水射流技术辅助设备及应用也发展的很快，如钻采工具、推进工具、挖（吸）泥工具等。,超高压水切割机,高压清洗机,超高压大功率成套设备,超高压大功率成套设备室近年在我国发展起来的，它之所以区别高压清洗机系列产品，一时参数特别，一般在,150-250MPa,、,200kW,以上甚至是,520kW,机组功率，这是一套投资很大的设备；二是用途特别，如机场跑道除胶、钢质表面除锈工程、氧化铝管道化清除结疤工程等，作业难度大、强度大、要求也高，因而成套技术性就很强；三是主机大都是来自欧美原产地，因市场刚开始启动、技术含量高、投资成本大，国内制造商还不能生产这种大泵机组，但国内进行工程的总体设计、装备的成套组装已成为现实，也正因如此，以主机进口，国内成套已成为当今我国行业技术提升的一个有效途径，它不仅可以极大地降低依赖进口的成本，而且很多特别的专用要求是国外也未有经验的，需要我们自己去研究、去尝试。,微小型清洗机,第三章,高压水射流技术体系及构成,高压水射流是近几十年来得以迅速发展的一项新技术，作为清洗、切割、破碎工具，水射流具有其独特的优越性。近年来，随着大型化、智能化、专用化的高压水射流装备的迅速发展，该技术已渗透到众多应用领域：从一般机械零件、建筑物的清洗到以管道、管束、容器为主的工业清洗，从机场跑道除胶到船舶除,锈，从金属、非金属板材切割到曲面仿形切割，从水力采煤到开采岩石，从喷射注浆到破碎路面，从无刀手术到水幕电影、降尘、喷泉,，林林总总。,喷嘴,冷凝器,空气预热器,