我们在使用高压水射流进行清洗作业时,压力损失经常被忽视,大部分人对其了解并不深。高压清洗机在实际作业中,高压水流经高压胶管、连接接头与旋转体等不同阻力的截面均会造成压力损失,而导致压力损失的关键因素是流量系数而不是所使用的压力。液体流经高压胶管的直径与长度的流量系数决定最终所损失的压力。
一、实现功率优化
高压清洗机的自身性能决定了它能创造的压力与流量系数。高压水对被清洗表面的打击力与压力流量的组合效果成正比。假设高压清洗机压力值固定不变,流量系数可增加;如果将流量系数增加至一个点时,液体流经高压胶管与连接接头所产生的压力损失为正常工作压力的三分之一,此时的压力流量的组合效果。
二、核算喷嘴射流推力
决定管道清洗头是否能进行超长距离清洗的另一个考虑因素为推动清洗头自进的喷嘴射流推力。喷嘴射流推力与流量系数成正比,但仅为压力的平方根。假设高压清洗机的压力值固定不变,流量系数可增加;增加流量系数至一个点时,液体流经高压胶管所产生的压力损失为正常工作压力的二分之一,可获得喷嘴射流推力。若低于该零界点,喷嘴射流推力将迅速下降。
综上所述,我们介绍了高压清洗机的压力损失。在实际清洗应用中,应该根据不同的处理任务选择相应的参数,才会得到满意的作业效果和效率。
作为一种冷态冲蚀技术,高压清洗机在废弃固体火箭发动机中推进剂装药的安全清理上得到了广泛应用。然而,清理作业中高压水射流与固体推进剂之间的近似刚性碰撞在一定条件下可能引起燃烧甚至爆裂,这类事故在美国、德国、乌克兰和中国都有发生,并且其中的点火起爆机理至今尚不明确。鉴于高压水射流清理推进剂装药的潜在危险性,工程实际中人们仅将高压清洗机用于清理危险系数较低的HTPB推进剂装药或CTPB推进剂装药,并将射流压力控制在50MPa以内、单次清理时间控制在15min以内。
将高压清洗机用于清理NEPE推进剂装药的基本前提是确保高压水射流对NEPE推进剂装药的有效破碎。然而影响破碎的因素很多,其中射流压力是影响水射流切割破碎能力的最重要因素。我们根据大量实验可以确定高压水射流清理NEPE推进剂装药的出口压力下限。另外根据水射流对其他物料的大量试验可知,出口压力越高,切割破碎越容易。当然,清理作业中出于安全性和能效的考虑,不可能对出口压力无限取高。
我们以20℃时NEPE推进剂装药的抗压强度为其破坏依据,取30、40、50MPa三个出口压力水平,当喷嘴直径、靶距、清理时间分别为0.2 mm、20 mm、10 min时,水射流以三孔旋转喷射方式对NEPE推进剂装药进行清理,效果上图所示,各出口压力下相应的质量损失(Δm)和切割深度(h)如下表所示。
NEPE推进剂装药不同压力水射流下的质量损失和切割深度
p/MPaΔm/gh/mm
3018.79.2
4047.517.3
50103.833.9
由此可以看出,30~50MPa的高压清洗机均可实现NEPE推进剂装药的有效破碎,并且射流压力越高,清理效果越好。
高压清洗机是一种清洗效率非常高又非常环保的新型高压清洗设备,由于其具有投资少、环保无污染、不损坏被清洗基体、应用范围广、节能等特点,所以近年来在我国得到了飞速发展并得到了广泛的应用。然而我们最关注的问题还是高压清洗机的清洗效果,因为这直接影响我们的工作效率。那么,高压清洗机在清洗过程中需要注意哪些主要参数呢?
高压清洗机清洗过程中需注意的五个主要参数
一、工作压力
高压清洗机的工作压力应根据结垢性质合理选择。
目前高压清洗机的清洗压力大致可以分为三类:
1)低压(100bar以下)
这种清洗机压力通常在100bar以下,水泵大多数为低压往复泵或者是离心泵,清洗对象一般是污染不太严重的污垢。
2)高压(100bar-1000bar)
这个压力段属于高压清洗机,工作压力范围是100bar-1000bar之间,水泵大多数是高压往复泵。清洗对象通常是污染较为严重的污垢。
3)超高压(1000bar以上)
工作压力大于1000bar的清洗机可以称为超高压清洗机,设备核心多为增压器或者是超高压往复泵。清洗对象通常是污染非常严重的污垢。
高压清洗机剥离能力与工作压力的关系如下:
1)工作压力100bar,可用于剥离淤泥和疏松的岩层。
2)工作压力210bar,可用于剥离轻度船舶垢污和轻度燃料油残留物及铝制散热器及壳体。
3)工作压力320bar,可用于剥离普通衍生物、砂石和泥石层、疏松的混凝土、轻度热轧钢淀氧化层及疏松的漆层和锈层。
4)工作压力400-700bar,可用于剥离管内混凝土、铸铁件模型、机场跑道除胶、轻基石灰石、石子层及焦油沉积物和常见石化垢层。
5)工作压力700-1050bar,可用于混凝土切割和剥离厚漆层、石灰石、大量热轧钢锭氧化皮矽土型芯、燃烧碳沉积物及厚层煤渣。
6)工作压力1000-2100bar,可用于剥离花岗石、大理石、石灰岩、船舶的环氧基漆以及铅板、铝板橡胶、冷冻食品等的切割。
二、实际流量
高压清洗机清洗作业时的实际流量一般取决于原始的额定流量,计算时可以采用以下公式:
实际流量计算公式 公式(1)
公式(1)中 U —流量,m/s;
Ρ —工作压力,MPa;
ρ —液流密度,kg/m3。
三、载荷面所受的打击力
高压水射流连续打击平坦表面时,载荷面所受的打击力 F 的经验计算公式如下:
载荷面所受打击力计算公式 公式(2)
公式(2)中 F —载荷面所受打击力,Ν;
Α —喷嘴的截面积,m2;
Ρ —工作压力,MPa。
四、喷射距离
高压水射流喷射距离是指喷嘴到清洗表面的距离,它的大小对清洗质量有很大的影响。当喷射距离增大时,高压水射流到被清洗表面的扩散程度就会增大,也就是说增大了射流功率的损失。而当喷射距离减小时,单位时间内除垢面积也会随之减小。所以,如果喷射距离过大或者过小都会降低清洗效率。经过试验证明,一般机体表面油船类的清洗,喷射距离在(150-300)D 范围内比较好。其中 D 是喷嘴的出口直径。
五、入射角
根据试验和经验的数据表明,清洗油脂表面时,入射角为17度为好适。
根据以上实验数据,说明了高压清洗机针对不同工业清洗的对象,要选择合适的参数,才能实现除垢及清洗。高压清洗机以其特殊的优点、操作的简便和对环境的无污染已经受到越来越多企业的重视。