射流泵喷雾药混装置的实验性能分析

周 涛

(广西水利电力职业技术学院， 广西 南宁 530023)

射流泵喷雾药混装置的实验性能分析

周 涛

(广西水利电力职业技术学院， 广西 南宁 530023)

面积比和嘴管距是影响射流泵药混装置基本性能的两个重要结构参数，通过实验测定了不同面积比和不同嘴管距的射流泵药混装置的吸药量和压强比。通过实验数据绘制了吸药量QS和出口压强Pc以及压强比h和药混比q的关系曲线，分析了最佳面积比和最佳嘴管距的关系及数值范围，可为射流泵药混装置的结构设计提供参考依据。

射流泵药混装置；面积比；嘴管距；实验性能

射流泵喷雾药混装置是利用高速流体为动力来传递能量的一种流体混合设备。这种药混装置克服了传统预混式喷雾装置的不安全性、随意性以及农药残留等问题，它在使用时能达到药水分离，避免了使用者和农药的直接接触，具有安全性高、成本低、操作简单等优点，在喷雾药混技术改革中被广泛关注[1]。但这种药混装置混合管内能量损失大、效率低，以致影响了该喷雾药混装置的推广。因此，合理设计药混装置的结构是提高射流泵效率的关键[2]。面积比和嘴管距是射流泵药混装置的两个重要结构参数[3]，面积比直接影响着嘴管距，嘴管距过大或过小都会影响药混装置的基本性能[3]。本文通过实验分析了面积比和嘴管距对射流泵药混装置性能的影响，并初步确定了最佳面积比和最佳嘴管距的范围[4]，避免了设计过程的随意性。

1 实验装置的组成

如图1所示的实验装置由电动机、三缸柱塞泵、射流泵喷雾药混装置、压力表、真空表、调节阀及管路连接组成。喷雾药混装置进出口压强P0、Pc用压力表测量；被抽送的药液压强PS用真空表测量；被吸药液的质量MS用荷重传感器测量；混合液的质量Mc用拉压传感器测量，则高压水流的质量为Mc-MS。经过水泵加压的高压水流由喷嘴喷出，在药混装置的吸入室形成真空，药液在大气压强下与高压水流混合并均匀排出，通过调节阀来调节混合液的混合浓度[5-6]。

2 实验方案的设计依据

面积比是射流泵药混装置的基本参数之一，面积比取决于喷嘴的出口直径和扩散段的进口直径，喷嘴的出口直径和高压水流流量有直接的关系。在射流泵喷雾药混装置的设计中，应根据实际流量确定喷嘴的出口直径，再以射流泵装置曲线方程初步估计理论最佳面积比范围，然后由理论最佳面积比初步选择扩散段入口直径的范围，本次实验理论最佳面积比范围初步取m=1.0～3.0[7]。嘴管距是射流泵药混装置的主要结构参数，嘴管距和面积比有关，因此射流泵喷雾药混装置设计过程中应先确定面积比，再确定嘴管距。

1-调速器 2-调压阀 3-喷雾药混装置 4-压力表 5-截止阀 6-混合液桶 7-拉压传感器 8-动态应变仪 9-数字万用表

10-负荷传感器 11-真空表 12-三缸泵 13-电动机

图1 射流泵喷雾药混装置的试验示意图

3 实验方案的确定

本次实验高压水流的压强P0=2.0 MPa，工作喷嘴出口直径d1分别为2.0 mm、2.5 mm、3.0 mm、3.5 mm，扩散管入口直径d2分别为4.0 mm、4.5 mm、5.0 mm、5.5 mm。面积比由扩散管直径和喷嘴直径比确定，实验组合如表1所示。嘴管距S分别取1.5 mm、2.5 mm、3.5 mm、4.5 mm四个不同的取值，由表1知共有16种面积比组合[8]，从中选择四种有代表性的面积比进行试验，实验组合和编号如表2所示。

表1 不同直径喷嘴及扩散管的面积比组合

表2 不同面积比与嘴管距的实验组合

4 实验方法和结果

根据表2选好药混装置的直径组合，通过调节阀，使喷嘴进口高压水流的压强P0=2.0 MPa，然后保持调压阀状态不变。调节混合流出口管道上截止阀，使混合流压强Pc每上升0.1 MPa，记下吸入口流量、出口流量和真空表的读数，直到不能吸药为止。接下来调节嘴管距S重复实验并记录[9-10]，将各次实验记录整理绘制得到：不同嘴管距的吸入口流量与出口压强关系曲线、压强比与药混比关系曲线，分别如图2和图3所示。

图2 不同嘴管距的QS-Pc关系曲线

5 实验结果分析

选择最佳面积比m和嘴管距S时,当工作体流量确定，在面积比一定时，作不同S值的QS与Pc曲线，在相同Pc条件下优选吸药量QS高的值;当工作体流量确定，在面积比一定时，作不同S值的h与q曲线，在相同q条件下优选压强比高的值[11]。

(1) 由图2所示的QS-Pc曲线分布可以看出：农药的吸入量QS和扩散管出口的压强Pc大致呈线性变化，但当Pc小于某一数值时，农药的吸药量QS并不随扩散管的压强Pc变化而变化。

(2) 由图3所示的h-q曲线可知，当药混装置的压强比h小于某一数值时，混药比q基本保持不变。

(3) 在图2所示的QS-Pc曲线中，面积比m=1.33时,吸入口流量QS最高值最小，在图3的h-q曲线中，面积比m=2.75时，出口压强比最高值较低。因此该射流泵药混装置的最佳面积比应介于1.66～2.25之间，在这个范围压强比和混药比都较好。

(4) 由图2和图3还可以看出，各种面积比下嘴管距S=1.5 mm时的吸药量和压强比性能较差；在S=2.5 mm、3.5 mm、4.5 mm时，吸药量和压强比的性能差异较小。但在最佳面积比1.66～2.25之间，最佳嘴管距S应在2.5 mm～3.5 mm之间。因此，射流泵药混装置的嘴管距S和其面积比有关，当面积比确定了才能比较嘴管距的性能。

图3 不同嘴管距的h-q关系曲线

6 结 论

实验分析是确定射流泵药混装置结构参数的一个重要手段，通过本次实验初步确定了嘴管距对射流泵药混装置基本性能的影响，验证了射流泵药混装置的最佳嘴管距和最佳面积比有关，只有确定了最佳面积比才能确定最佳嘴管距。通过多组实验分析的结果表明：最佳面积比应该在1.66～2.25之间，对应的最佳嘴管距S应介于2.5 mm～3.5 mm。

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Experimental study on the Jet Mixing Apparatus for Spay

ZHOU Tao

(CuangxiVocationalCollegeofWaterResourcesandElectricPower,Nanning,Guangxi530023,China)

Area ratio and nozzle-tube distance are two important structure parameters affecting the basic performance of the jet mixing apparatus for spray. This paper determined the different nozzle-tube distance of jet pump suction and the pressure ratio of the mixed mechanism based on the experimental apparatus under different area ratio. Based on the experiment data, the relation between absorption quantityQS, outlet pressurePc, medicine mixing ratioq, pressure ratiohwas acquired. The experiment demonstrates the relation and numerical range between the best area ratio and the best nozzle-tube distance, which could provide theory basis for jet mixing apparatus structure design.

jet mixing apparatus for spray; area ratio; nozzle-tube distance; experiment performance

10.3969/j.issn.1672-1144.2017.03.044

2017-02-01

2017-03-02

周 涛(1977—)，男，广西桂林人，讲师，主要从事水利水电动力工程方面的工作。E-mail:mylxalt@126.com

S491

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1672—1144(2017)03—0214—04