张金泉 张义 牛鹏宇 魏绪旺 王正蓝
摘 要:低压喷射器是以小型汽油机为动力源,由同轴离心风机产生低压气动力将粉末喷射到外界一定距离的装置。利用实验测量与数据拟合相结合的方法,对喷射管不同管型进行分析,结果表明,渐缩型喷射管的喷射性能优于渐缩直管型喷射管。
关键词:粉末喷射器;管型;实验
1 不同管型设计
根据风机的出口尺寸,就能确定喷射管的工作气流入口直径;输粉管道的外流道设计能提高输送刺激粉的效率,也确定了喷射管的输粉入口直径。不同喷射管管型见图1。
(a)渐缩型喷射管 (b)渐缩直管型喷射管
图1不同管型喷射管示意图
2 实验模型建立
2.1 实验工作系统
图2实验工作系统图
如图2所示,工作系统主要由低压喷射器、风速仪、高速摄影机、计算机、DV摄像机组成。高速摄影机将喷射的气粉流柱记录下来,由计算机对信息进行处理,远程流场速度由风速仪直接测量,DV摄像机对喷射流场整体进行拍摄,为气粉流整体射流研究提供依据。
2.2 实验流程
调试实验平台。对低压喷射器样机进行调试,检查各部件、管路,保证其正常工作。检查高速摄影机、风速仪、DV摄像机等,确保图像采集正常工作。分别更换不同管型的喷射管,观察不同管型喷射管喷射时的气粉流速度和扩散角的变化趋势,对近口流场利用高速摄影机进行拍摄,对远程流场利用风速仪直接测量。根据实验结果验证不同管型的喷射性能。
3 结果分析
3.1 扩散角分析
(a)渐缩型喷射管扩散角
(b)渐缩直管型喷射管扩散角
图3不同管型喷射管扩散角
将两种不同管型扩散角进行测量后,绘制表1。
表1 不同管型扩散角
渐缩型 渐缩直管型
实验值(°) 19.28 19.32
由表1可知,两种不同管型喷射管的喷射扩散角很接近,
3.2 近口流场速度分析
近口流场速度以中心射流轴线速度的研究最有价值。利用高速摄影机采集图像进行分析,得到如表2所示的速度数据。
表2近口流场速度数据
0.5 1.0 1.5 2.0
渐缩型速度(m/s) 76.5 60.3 50.8 35.4
渐缩直管型速度(m/s) 69.5 58.6 44.2 32.9
将表2数据绘制成图3。
由图3可知,从近口流场速度分析,渐缩型喷射管的速度值高于渐缩直管型喷射管。
3.3 远程流场速度分析
利用风速仪测量不同管型的喷射速度,以每5m为一个测量点,对25m以内的距离进行测量。速度数据见表3
(a)渐缩型喷射管近口流场速度
(b)渐缩直管型喷射管近口流场速度
图3不同管型喷射管近口流场中心射流轴线速度
表3近口流场速度数据
0.5 1.0 1.5 2.0
渐缩型速度(m/s) 15.9 3.8 2.5 2.1
渐缩直管型速度(m/s) 14.1 3.2 2.1 0.7
(a)渐缩型喷射管远程流场速度
(b)渐缩直管型喷射管远程流场速度
图4 不同管型喷射管远程流场中心射流轴线速度
由近口流场速度和远程流场速度分析可知,渐缩型喷射管的速度大于渐缩直管型,在20m处的速度大,说明喷射距离远。
4 结语
渐缩型喷射管的喷射扩散角大于渐缩直管型,渐缩型喷射管扩散效果好。渐缩型喷射管的喷射距离大于渐缩直管型。
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