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水射流概念
来源: 时间:2021-03-29 浏览:538
人们虽用滴水穿石形容持之以恒必有所得,但滴水的确可以穿石。
  人们虽用滴水穿石形容持之以恒必有所得,但滴水的确可以穿石。中国古代就已发现了液滴凭借自由落体运动赋予的质量打击力来击穿岩石这漫长的现象。随着科技的发展人们给液滴赋予了比自由落体运动大得多的打击能量,使持之以恒才能观察到的滴水穿石头现象在瞬间便可完成。这就是水射流。
  一束从小口径孔中射出的高速水射流作用在材料上,可以其所具有的足够能量进行材料清洗、剥层、切割,液体的这种性能激励着各国研究人员去开拓“用水作业”的新方式,将水射流的动能变成去除材料的机械能。
  水射流是由喷嘴流出形成的不同形状的高速水流束,射流的流速取决于喷嘴出口截面前后的雎力降。
  水射流是能量转变与应用的最简单的一种形式。通常,动力驱动泵通过对水完成一个吸、排过程,将定量的水泵送到高压管路,使其以一定能量到达喷嘴。而喷嘴的孔径要求比高压管路直径小得多,因此到达喷嘴的这一一定罱的水要想流出喷嘴孔,必须加速。这样,经过喷嘴孔加速凝聚的水就形成了射流。喷出的射流打击在靶件(工件)表而上就称为射流作业。
  射流一旦离开喷嘴,它的凝聚段小会太长。对此,射流的速度尤为重要。水经过泵送获得了压力,压力首先驱动水自泵至喷嘴,又使其以给定的速度通过喷嘴。在此期间,水流与管壁的摩擦形成了主要的压力损失,同时水流也因经过不同彤状的流道以其湍流形成压力损失。
  当射流到达靶件时,射流以其速度形成的能量转变成冲击压力作用在欲工作的表面上。业已发现打击在靶件上的射流流量和流速对这种转变效应非常重要,它们决定了到达靶件的射流功率和射流的作业效率,而泵控制肴射流的流量,喷嘴出口截面面积控制着射流流速。
当然,自喷嘴至靶件的距离,也就是靶距,以及喷嘴与靶什的相对位移速度,也是影响射流作业的重要参数
  射流离开喷嘴后最常见的形式是圆柱射流。这种形式的射流携带射流能量最为有救,但它在靶件表面上的有效打击面积也最小。为了进行大面积清洗,通过政变喷嘴形状就有了扇形射流,其特点是射流以一条线的形式冲击在靶件上,随着喷嘴的位移,便出现了一条宽幅的清洗面。近来还出现了一些不同形状的喷嘴,如圆锥形、三角形、矩形等,统称为异形喷嘴。
  射流因其介质不再局限于水,应严格定义为液体射流。如切割含有糖分的食品,水则容易溶化糖而破坏了这些食品。为了避免此缺陷,对切割蛋糕和巧克力之类的食品应采用植物油或其他可食用油作介质。某些射流应用场合还要求用乳化液作介质。但是,我们泛称水射
流并不影响其他液体射流的存在。
  在射流中混合其他物质是提高射流性能的有放手段之一。最常见的是在射流中泥合同体颗粒,即磨料。当射流打击靶件的时候,这些颗粒得到了与水同样的速度,因而有效地提高了射流作业能力。这种射流对硬质材料(如玻璃、金属等)的切割尤为必需,人们称之为磨料射流。磨料已由初期的核桃壳碎末发展到各种金刚砂和氧化铝。磨料介入射流通常有两种形式:最常见的方法是当水经过喷嘴加速至极限后直接引射磨料进入混合腔,瞬间混合后经准直喷嘴(又叫磨料喷嘴)形成磨料射流;与此不同的是,磨料和流体经喷嘴加速之前就与之混合,这种直接注入磨料的方式又叫做浆液磨料射流或前混合磨料射流。
  在射流中加人化学添加剂有可能揭整水的性能,减少系统损失。为了减少用流体与管壁摩擦造成的损失,可兑人少量的聚合物添加剂。这种添加剂常用长链分于聚合物。它们对水还有一种“胶合”作用,使脱离喷嘴的射流在较长的区段保持凝聚和排出速度,从而提高了射流效率。
  上述内容均为连续射流,以后还要讨论脉冲射流和空化射流。连续射流中还有相当人的部分是低压连续射流,如喷雾、喷泉、消防水柱等等,由于这些技术的成熟性,限于篇幅,本书不作专题讨论。
  水射流参数(压力、流量、功率等)与喷射形式的不同组合引发了许许多多的应用,从拂尘洗车到板材切割,从无刀手术到水炮破岩,从真空抽吸到水幕电影,林林总总,无所不在。尤其是国际上自70年代兴起、80年代末期应用日趋成熟的高压水射流技术,主要以清洗、除锈、切割破碎为目的,已经渗透到国民经济各工业部门。
  水射流是一项迅速崛起的新技术、新工艺,同时又是以射流为核心,集泵、阀、密封,液压、自动化控制为体的综合学科,其产品品质突出反映在可靠性、成套性和安全性上。
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