高壓清洗機(jī)在近些年來的發(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提高清洗效率成了一門新的課題。

 

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、內(nèi)徑10mm的高壓膠管，就要產(chǎn)生200bar的壓力損失。由此看來，高壓膠管的直徑和長度的選用十分重要，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大，急流、拐彎不得過多，并且死角要圓滑過渡。

(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。