高壓清洗機(jī)在近些年來(lái)的發(fā)展非常迅速，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。如機(jī)械制造，鑄造，油田等行業(yè)。它的原理是利用高壓泵將動(dòng)力源(電動(dòng)機(jī)或柴油機(jī))的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為壓力能，具有高強(qiáng)度壓力的水通過(guò)高壓噴嘴的小孔，再將壓力能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能，從而形成高速的微細(xì)水射流，利用高壓水射流的強(qiáng)大沖擊力沖擊被清洗物體，把污垢剝離、清除，以達(dá)到清洗的目的。那么，如何更加有效地利用高壓水射流的能量來(lái)提高清洗效率成了一門(mén)新的課題。

 

根據(jù)伯努力方程可知，高壓清洗機(jī)的總能量由位能、靜壓能和動(dòng)壓能組成。位能值由于太小可以忽略。在噴嘴出口處，由于流道無(wú)窮擴(kuò)大，靜壓能全部轉(zhuǎn)換為動(dòng)壓能。這時(shí)高壓清洗機(jī)噴射系統(tǒng)總能量可由下列公式表達(dá)：

 

  公式(1)

 

公式(1)中： —高壓清洗機(jī)噴射系統(tǒng)總能量，m；

            —車上段能量損失，m；

            —高壓膠管能量損失，m；

            —噴嘴能量損失，m；

            —噴嘴出口處噴射動(dòng)能，m。

 

公式(1)中  和  代替，則可以得出公式(2)：

 

  公式(2)

 

公式(2)中：ζ —噴嘴能量損失系數(shù)；

            —射流出口速度，m/s；

           g —重力加速度，m/s²。

 

經(jīng)過(guò)理論分析和實(shí)驗(yàn)，可以得出高壓清洗機(jī)能量和壓力分布曲線，如下圖。

 

 

一、高壓清洗機(jī)能量曲線分析

 

如圖可知，高壓清洗機(jī)噴射系統(tǒng)能量組成部分如下：

 

1、包括卷筒在內(nèi)的高壓清洗機(jī)車上段能量損失

 

如圖曲線①車上段所示，能量損失為  ，在總能量損失中占有5%左右的比例。

 

2、高壓膠管段能量損失

 

如圖曲線①的高壓膠管段所示，能量損失為  ，該段損失是高壓清洗機(jī)噴射系統(tǒng)中能量損失比較大的部分，有時(shí)甚至占總損失的2/3。比如用100m長(zhǎng)、內(nèi)徑10mm的高壓膠管，就要產(chǎn)生200bar的壓力損失。由此看來(lái)，高壓膠管的直徑和長(zhǎng)度的選用十分重要，在噴頭自進(jìn)力足夠的情況下，選擇粗一些的高壓膠管，能量損失可大幅度下降。

 

例如，在清洗鍋爐和熱交換器時(shí)，盡可能將清洗機(jī)上的高壓膠管拆下一部分，這樣可大大減少高壓膠管段的能量損失，并提高清洗效率。

 

3、噴嘴段能量損失

 

如圖曲線①噴嘴段所示，能量損失為  。如果噴嘴結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，其能量損失占總損失的15%-20%，而如果設(shè)計(jì)不合理的噴嘴，其能量損失可達(dá)總損失的一半以上，數(shù)據(jù)相差非常大。

 

減少噴嘴能量損失可從以下幾個(gè)方面著手：

 

(l)高壓水從噴嘴入口處的圓錐段嚴(yán)格按13度設(shè)計(jì)，圓柱段長(zhǎng)度為噴嘴直徑的2.5倍。

(2)噴嘴出口處不得有倒角和圓弧，以避免射流發(fā)散，從而影響射流流束噴射質(zhì)量。

(3)噴嘴孔處的水流斷面變化不得過(guò)大，急流、拐彎不得過(guò)多，并且死角要圓滑過(guò)渡。

(4)內(nèi)孔表面要有很高的光潔度，粗糙度應(yīng)不大于1.6，有條件的按0.4設(shè)計(jì)與制造。

 

二、壓力曲線分布

 

如圖曲線②所示，0-4段為車上段壓力降，主要由管接頭和直角彎頭造成。由于此段壓力損失并不大，可忽略其影響。

 

曲線②的4-5段為高壓膠管段，壓力降最大，因此這是高壓清洗機(jī)壓力損失的主要部分，應(yīng)從以下幾方面解決：

 

(1)提高高壓膠管內(nèi)孔材料的光潔度，如采用聚氨醋或尼龍11等材料，可使摩擦系數(shù)減小5倍以上。

(2)盡可能采用較粗的高壓膠管。

(3)工作時(shí)可去掉多余部分的高壓膠管，以減少長(zhǎng)度。

 

曲線②的5-6段為噴嘴壓力降,，可用減少噴嘴能量損失的方法來(lái)減小此段壓力降。

 

曲線②的“6”點(diǎn)為高壓水的噴嘴出口點(diǎn)，靜壓為0，全部轉(zhuǎn)換為動(dòng)壓，所以動(dòng)壓值越大，噴嘴出口處的流速也越大，高壓清洗機(jī)的效率也越高，這是我們用各種科學(xué)分析和技術(shù)手段所要達(dá)到的目的。