高压清洗机清洗铝板带就是利用高压水射流对带材表面进行非接触式喷洗,使材料表面的铝粉油污溶解脱落到清洗介质中,而后再经过挤干辊挤干和高压空气吹扫,或者是高温空气烘干,以获得洁净干燥的铝带材。高压清洗机的两个主要参数是压力和流量,它们的大小,其参数选择是由射流的打击力所决定。
射流的打击力是指对被清洗对象的打击能力,射流流动符合连续性原则,因此可用连续性动量方程来计算,冲量与动量相等,可用下列公式表示其平衡条件:
射流平衡条件 公式(1)
如果我们将射流打击力用 F 表示,则公式(1)可作如下表示:
射流打击力计算公式 公式(2)
公式(2)中,F —射流打击力,N;
ρ —清洗液密度,kg/m3;
Q —喷射容积流量,m3/s;
υ —嘴出口处射流速度,m/s;
m —液流的质量流量,kg/s。
喷嘴出口射流速度简化计算如下:
喷嘴出口射流速度计算公式 公式(3)
把公式(3)代入公式(2)中得出:
射流打击力简化公式 公式(4)
公式(4)中, P 为通常为高压水泵的额定压力, 高压清洗机额定压力计算单位。
如果有多个喷嘴,就需要将总流量 Q 分配到每一个喷嘴,算出每一个喷嘴的打击力,其总和为所有喷嘴的打击力。
由公式(3)可以看出,高压水泵的额定压力越大,喷嘴出口处射流速度 υ 也越大,并且转换成射流打击力也越大。射流打击力越大,清洗效果就越好。但是这种现象是在足以克服污垢的破坏强度情况下,这时如果再增加压力,其作用就很小了。因次,我们在设计铝板带清洗系统时要选择合适压力和流量的高压清洗机,以达到想要的打击力和清洗效果。
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。
清洗机和试压泵用的调压阀一般都是通过改变旁路溢流量的大小,从而达到调节系统压力的目的,清洗机和试压泵在正常工作状态下,一般来说或多或少都有部分流量从调压阀处溢流,因此,调压阀的阀芯都处于半开启溢流状态,阀芯在高压介质的冲刷下,非常容易损坏。下面对常规调压阀和间隙节流调压阀作对比介绍。
一、常规调压阀
一般清洗机和试压泵用的调压阀的阀芯基本都是锥形阀结构,是通过分流进行调压的。当工作压力较高时,阀芯在高速水流的作用下极易磨损,在阀芯表面的阀线部位形成不规则放射状沟槽,使阀芯失效。(如图1所示)即使是采用硬质合金等较硬材料作阀芯,在较高压力下(70Mpa以上),其使用寿命也不过几个小时到十几小时。
二、间隙节流调压阀
我公司自行研制和生产的间隙节流调压阀,是专门为高压清洗机和试压泵配置的附件,用于调节压力。该阀的设计要点是:阀组的节流(或称溢流)部位是一段长度可调节的小间隙配合副。通过调节阀芯与阀座的配合长度,以达到改变溢流量大小,从而达到调节系统压力的目的。
该结构可获得较长的使用寿命,其原因主要有两个方面:
⒈由于节流部位是一段间隙(如图2所示),流体在经过节流部位时,形成的是间隙流,在压力相同的情况下,水流的流速相对与锥形阀来说较低,水流对阀芯的磨损作用也大大降低。⒉当前端配合部位磨损后,后部尚未磨损部位可继续进入阀座孔内形成新的间隙配合,达到节流目的。也就是说,这种结构的调压阀其阀芯的可磨损量较大,从而间接延长了使用寿命。在加工和结构允许的情况下,可将阀芯配合段长度做得适当长一些,阀芯配合段长度越长,其寿命也就越长。