影響水射流清洗的因素

 

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影響水射流清洗的因素

 

高壓水射流清洗的效果集中體現(xiàn)在清洗作用力上。包括射流水本身具有的清洗作用，通過噴嘴獲得的速度，經(jīng)動能轉(zhuǎn)換的對清洗對象的沖擊力，以及流體在清洗面上發(fā)生的界面流動等幾種作用的總和，其清洗機理十分復(fù)雜，清洗過程涉及四個要素：基體，污染物，介質(zhì)及清洗作用力。因此，影響高壓水射流清洗能力的因素很多，概括起來主要是水力參數(shù)，射流工作參數(shù)，被清洗面特性，另外還有磨料和空化的影響。這些因素之間還存在著相互制約和影響，可能同時起作用，也可能其中一項或幾項起作用。要獲得良好的清洗效果，必須對此深入分析。

 

1， 水力參數(shù)

 

水力參數(shù)主要是指射流驅(qū)動壓力，流量，噴射速度及功率等。

 

（1）， 射流壓力。對于水射流清洗來說，射流壓力是關(guān)鍵因素，直接反映了射流的噴射速度，高壓水射流清除具有一定面積和強度的表面附著物，首先要以沖蝕的形式將其切割破碎。試驗表明，當(dāng)水射流噴射壓力小于某個臨界值時，物料只能產(chǎn)生塑性變形而幾乎不被破壞。當(dāng)噴射壓力超過這個壓力值時，物料將被急劇破壞，對于脆性材料就是超過了屈服應(yīng)力。這個使物料產(chǎn)生明顯破壞的噴射壓力稱作門限壓力，不同材料的門限壓力也不同，對于一般的非金屬材料，對應(yīng)的門限壓力的臨界噴射速度在600~900/之間，而切割某些金屬材料時，臨界噴射速度值在1200~1800m/s之間，該速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了水射流清洗使用的速度范圍。

 

射流壓力大小主要針對結(jié)構(gòu)物是否能夠有效破壞的問題，即噴槍的打擊壓力大于結(jié)構(gòu)物的壓力強度，結(jié)垢物被破壞，這種破壞以能量形式來表現(xiàn)，即單位結(jié)垢物必須接受足夠能量才能破壞，應(yīng)根據(jù)清洗工作面及其污垢性質(zhì)，清潔度要求綜合考慮，合理確定工作壓力。

 

（2）， 流量與噴射速度。高壓水射流的兩種基本應(yīng)用是切割和清洗。在同樣的驅(qū)動功率下，前者突出速度，通過動能轉(zhuǎn)換以獲得強大打擊力，在一個小尺度下切割材料，后者注重速度與流量的綜合作用，即在保證一定的去除表面垢層的沖擊力下，獲得較大的清洗面積，泵的流量主要體現(xiàn)清洗速度的快慢即清洗效率，而在同樣壓力下，流量大則意味著傳遞的能量更多，清洗進(jìn)度更快，因此在選擇清洗設(shè)備時，高壓水發(fā)生系統(tǒng)的壓力與流量的合理選擇與匹配很重要。

 

（3）， 射流功率。噴嘴的射流功率就是射流壓力與噴嘴面積的函數(shù)，而噴嘴面積的變化對射流功率的影響遠(yuǎn)比壓力的變化影響要大。噴嘴直徑增加1倍，射流功率則增加3倍，而壓力增加1倍，射流功率P增加1.8倍。

 

2， 射流工作參數(shù)

 

（1）      噴射距離。噴射距離值噴嘴道清洗表面的距離，也稱靶距。運動的射流受到空氣的影響，動能逐漸降低，水平方向的運動速度逐漸減少，水射流的流行結(jié)構(gòu)和速度隨射流離開噴嘴的距離而發(fā)生變化，噴嘴距離增大，射流到達(dá)被清洗表面的擴散程度增大，射流功率的損失增大，而噴射距離過短會使單位時間內(nèi)除垢面積減少，因此噴射距離過大過小都會使清洗效率降低，因此對于不同清洗對象，在不同的水力參數(shù)下，總可以找出一個最佳靶距。

 

（2）， 橫移速度與清洗次數(shù)。橫移速度指噴嘴與工件之間的相對速度，也稱進(jìn)給速度，它是水射流工作參數(shù)中唯一與清洗時間有關(guān)的一個參數(shù)，其實質(zhì)反映了水射流對附著層的沖擊時間。

 

（3）， 水射流沖擊角。指在切割平面內(nèi)，水射流的沖擊方向與噴射至被沖擊表面法線之間的夾角。

 

（4）， 切深或切寬。指水射流一次沖擊物料得出的侵蝕深度或切槽寬度。

 

（5）， 改變射流物理狀態(tài)。包括：加熱，減阻液射流。

 

加熱指盡管高壓水射流清洗時，射流對污垢的作用時間極短，但就整個清洗操作觀察而言，介質(zhì)溫度仍有不可忽視的影響。，溫度的變化會使污垢的物理化學(xué)狀態(tài)發(fā)生變化，如固體污垢被融化，溶解或氣化，別熱能裂解和分解，污垢改變了原油的分子結(jié)構(gòu)，從而容易去除。

 

減阻液射流指。射流的密集性是評估噴嘴質(zhì)量，射流打擊力及有效佘晨的依據(jù)，在水中加入長煉化學(xué)聚合物制劑，能降低管線內(nèi)壁的摩擦阻力，在清洗時，能使水的分散性減低，形成密集射流，增加水射流的緊密段長度，適用于射程較大的場合，例如，消防，高程或遠(yuǎn)程清洗，這類高聚物的分子量很大，是一種線性長鏈型高聚物稀溶液。在液體紊流中的減阻作用取決于長鏈沒有支鏈或者較少支鏈的高分子結(jié)構(gòu)。常用高聚物有聚丙稀酰胺，濃縮纖維素等，使用減阻液后，射流的射程可大幅度增加，但應(yīng)注意，減阻液不適用于層流的減阻，減阻效果與高聚物的濃度在一定范圍內(nèi)成正比，超過濃度的上限，反而會增加流動阻力，使用中還應(yīng)注意選擇抗降解和抗老化的高聚物配置減阻液。