粉末喷射器不同管型的实验研究

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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