单相高压细水雾喷嘴雾化特性的试验研究

发布于:2021-07-25 22:20:27

当具 有一 定压 力 的水经 喷嘴 进水 孔流 人喷 嘴芯 底  部 的切 向槽 时 , 产生 离心 作用 , 水 大部 分压 力能 转化 为 

A/ 转换 送 人计 算 机 , D 利用 实 验 数据 处 理 软件 给 出雾 

场的雾粒尺寸分布特征参数的统计数据 。  
试 验所 用 喷嘴 的设 计 雾 化 锥 角 为 9 。 0。通 过 试 验  观察 和分 析实 际喷雾 角 在 8 。 0之 内。随 着 压力 的  0~9 。 增 大 , 角 略有减 小 , 减 幅 在 1。 内 。这 与理 论 分  锥 但 0之 析结 论 基本是 一致 的 , 离心 式 喷 嘴 的* 均 喷雾 角 对  即

动能 , 再经过喷孔以很高的速度喷出, 部分压力能克服  水 内力 的束 缚将 水离 散 为微 粒 , 粒尺 寸及 其分布 、 雾 雾 
锥形 状及 雾粒 射程 是 描述 喷 嘴雾 化 性 能 的 主要 参 数 。  

根据高压细水雾灭火系统的要求 , 雾化粒径一般小于 
2 0 =。 0   I  1

于给定 的喷嘴是不变的。  
图 3 给 出 了压力 变化对 喷 头流量 的影 响 , 以看  a 可 出随 着压 力 增 加 喷 头 ( 即喷 嘴 ) 亦 的流 量 *似 线 性 增 
加。  
l  8 口 l  6
l  4

由于雾化过程涉及水在紊流状态下复杂的力学过  程, 已有的雾化理论都是基 于流体力学的能量守恒定  律 、 动 连续性 定理 和动量 定 理 , 流 在一定 简化 和假 设条  件 下获得 的[4, 3 ]因此 都 有 其 应 用 上 的局 限性 和 * 似  ,
性。  

2 测试 系统 及测 试 结果分 析 

删 

雾化细度及尺寸分布 、 流量特性系数 、 雾锥角等参  数与供 水 压力之 间 的关 系对 于喷嘴 的灭 火性 能有 很大  影响 , 本文重点对这些参数进行了试 验研究 。其他雾  化特性参数如粒子动能、 气化特性等 限于条件 尚不能  测 量 。测 试 系统原 理 如 图 2所示 。  

媛 l  2
l  0 0  

压力/ a MP  a )喷头流量与压力 
0  
- 一
一 一 一  

压 力/ a MP 

b )压力对喷头 雾化特性 
一 一  









 











’’  

0  









0  













中1 6 ^ .   .. 0 8 中16 h10 .. .  中1 8 ^ 8 .. 0.  中18 h10 . . . 

吕 n  /

c )喷 嘴 结 构 参 数 对 

1激 光 器 2 喷 嘴 . .

3压 力 表 4 流 量 计 5 溢 流 阀 . . .  

图 3 参数关 系 

6 过 滤 器 7 水 泵 8 数 据 采 集 处 理 系 统 9 接 收 器  . . . .

图 2 测 试 系统 组 成 原 理 

图3 b给出了压力对喷头雾化粒径概率 分布参数  的影响规律。图中参数 D( 0 1 表示所测雾场内粒   ,. ) 径小于该尺度的水微粒子重量累计百分 比为 1 %;   0 D ( 09 表示 所测 雾场 内粒径 小 于 该 尺度 的水 微 粒子   ,. ) 重量累计百分 比为 9 %, 0 表征 了雾化 细度;MD表示  S 索太尔直径 , 表示当用该假想粒度的液滴群取代实际  雾场 内的液滴时 , 液滴的总体表面积和体积保持不变,  
反 映 了雾 场 内粒子 的* 均 粒 度 。从 图 4看 出 , 试 验  在

纯水 轴 向柱塞 泵 输 出具有 一 定 压 力 的水 , 力 大  压 小 由溢 流 阀调节 , 通过 不 锈 钢 管 道 进 入 喷头 后 雾 化  水 喷 出 。在 管路 *沧 一数 字流 量计 测量 通过 喷头 的流  量 , 出 口附* 安装 精 密 压 力 表 测 量设 定 的压 力 。对  泵

雾化特性的测量采用激 光粒度仪完成 , 该测量仪 器基  于光 的折射原理。距待测试喷嘴正下方 1   m之处 , 垂  直喷头喷射方 向, 雾场一侧放置一激光发射器 , 另一侧  放置激光接收仪 , 从激光器发 出的激 光束经过显微物  镜聚焦 、 针孔滤波和准直镜准直后 , 变成约 1  0mm左 

条件下 , 喷嘴的雾化粒径基本小于 10 , 0   随压力升  高呈略微降低趋势 , 这是 因为 当压力升高后从喷 口射 
出 的水 流具 有更 大 的动 能 , 周 围空 气 的相互 作 用 加  与 强 , 膜被 撕裂 为更 细 的粒子 。应该 指 出 , 液 对于 细水雾  灭火 系统 , 并非 雾化 越 细越好 , 因为过小 的粒子动 能也 

右的*行光束 。该光束照射到待测的雾粒上 , 一部分 
光被散射。散射光经过傅立叶透镜后 , 照射到光 电探  测器阵列上 。由于光 电探测器处在傅立叶透镜的焦*  面上 , 因此探测器上 的任一点都对应于某一确定 的散  射角。光电探测器阵列 由一 系列 同心环带组成 , 每个  环带 是一 个独 立 的探 测 器 , 将 投射 到 上 面 的散 射 光  能 能线性地转换成 电压 , 然后送给数 据采 集卡 , 再进 行 

降低 , 导致射程和在火场 内的穿透力降低。   本文还对喷嘴结构的关键参数对喷嘴流量特性系  数、 雾化 特性参 数 的影 响 进 行 了 测试 , 3 为 喷 嘴 切  图 c
向槽 深 度 ^与喷 孔  对 喷 嘴 流量 特 性 系数 k的影 响 

曲线 。 以看 出 , 于确定结构 的喷嘴其流量特性系  可 对

煤 矿 乳 化 液 泵 站 液压 系统 
曹春 玲 

Hy r u i S s e Prn i l a d Ch r ce itc o   d a l   y tm  i cp e n   a a t rsisf rEmu so   u   c   lin P mp
C AO  u — n   Ch n l g i

( 西安科技大学 机械 工程 学院 , 陕西 西安

705 ) 10 4 

摘  要 : 文介绍 了乳 化液 泵站 液压 系统 的组 成 、 该 工作原 理 和设计 特 点 , 同时 , 对进 一步 减 少 系统 的振 动 

和 噪 声 , 高 系统的* 稳性提 出了建议 。 提  
关 键词 : 乳化 液 泵站 ; 压 系统 ; 量脉 动  液 流

中图分 类 号 : TH17 文献标 识码 :   文章 编 号 :0 04 5 (0 6 0  00 3 —2 3 B 10 —8 8 2 0 )8O —0 40  

1 前言 

何瞬间都处在准备工作的状态中, 因而 , 液压系统 中也  始终保持着恒定的压力。乳化液泵站采用的乳化液泵 
为 卧式 三柱塞 或 五柱塞 往 复定量 泵 。最 高工作 压力 为  3 .  Ia一般 流量 为 20L ri、1  / n 最大 流  15lP , V 0  / n3 5L mi, a 量甚 至 可达 40L mi。根据 液 压 支架 液 压 系统 的要  0  / n

乳化液泵站是煤矿综采机械化中的关键支护设备  液压 支架 的动力 装 置 。由乳化 液泵 站 与液压 支架 各执 
行液 压缸 之 间形 成 了一个 多 级多单 元 分布式 的液压 系  统结 构 。液压 支架 在支 护过 程 的一 个 工作循 环 中要 完 

成升柱、 降柱、 移架和推溜等动作 , 支架单元之 间以及  单元内的每个执行液压缸的动作都是非连续地 间断性  工 作 , 液 压缸 的负 载 也 具 有很 大 的不 确 定 性 。这 种  各 特殊工作条件要求乳化液泵站输出到液压系统的工作  液流量要随支架各执行机构 的负载流量特性来调节 ,   支架液压系统与泵站要多次地接通或切断 , 在液压支  架工序间间歇时间内, 泵站要提供补充 系统泄漏所消 
耗 的工 作液 。泵 站实 际生产 过 程 中运 转 的 间歇 时 间可  为 几分 钟到 几小 时 。 同时 , 压 支 架 的传 动 装 置在 任  液 数基本 不 随压力 变 化 而 变 化 , 与 理论 是 一 致 的。但  这 结 构 参数影 响非 常 明 显 , 向槽 深 度 的影 响 大 于 喷 口 切   直径 的影 响 。对 同批次 加工 安装 的多 个组 合喷 头 的雾 

求, 选择适当流量的乳化液泵 、 控制元件 、 辅助元件合  理 地设 计泵 站液 压 系统是 非 常必要 的。  
2 泵 站液 压 系统 工作原 理 

如图 1 所示 , 乳化液泵站工作时 , 液箱储存室的乳  化液 经 吸液过 滤 器 1过滤后 , 由阀 2通过 吸液 软管送 
收稿 日期 :0 51 —2 20 —21 

作者简介 : 曹春玲 (9 4 ) 女 , 1 6一 , 山东博 兴人 , 副教授 , 士 , 学  
主要从事 液压技术方面的科研和教学工作 。  
书 — 鼬 —{卜 — * * *   卜 — —* * 廿  H }— 廿  

增高 , 雾粒 粒度 减小 , 流量 增 大 , 雾 锥 角 和 流 量 特性  但 系数 对于 结构 确定 的喷 嘴来说 变 化很 小 ;   ()由于雾 化 喷 嘴 中对过 流 有 直接 影 响 的结 构参  2

化特性测试发现 , 测量结果存在一定程度的离散性 , 分 

数对雾化特性影响很大 , 只有通过提高加工精度和制定  适宜的加工工艺才能保证喷嘴性能的稳定和一致性 。  
参考文献:  
l  A o e,     oa . i us n n teueo i   ae 1  Jn s P F N l Ds si so  h  s  ff e w t   J n c o n r

析认为除去测量误差外 , 加工精度对喷嘴的特性影响  较大 , 因此为 了保证喷嘴特性 的稳定性和喷嘴的互换 
性, 对喷嘴关键尺寸应制定严格 的加工工艺以确保加  工精度。  
3 结论 

sry r s   rfesp rso [ ]Jun l fk) r— pas misf  r u pes n J .ora o  s P e o to i i   s  
vni    h rcs  dsr ,9 5 8 1 :7 2 et ni tePoe I ute 1 9 ,( ) 1 —2 . o n sn i s  

喷嘴 的雾化 特性 对 于单相 细水 雾灭 火 系统 的灭火 

【 ] Ru n ,ct, b r l, ye. f ci   ae  s s t 2 l d SotAees d T l E f t ew tr t y e a o r e v mi  s m 

性能和灭火效率有决定性影响, 由于理论分析过程 中   精确建模的困难和理论分析的局 限性 , 对喷嘴 的雾化 
性能研究应结合试验进行。通过本文的研究可以得到  以下结 论 :   () 1 供水压力对喷嘴的雾化特性有很大影响, 压力 

d inl sn i   ag [ ] P w rE g er g B yr’ s e g  s sfed ne J . o e  ni ei   u es  ee r r n n
Gu e 19 (2 :0 i ,9 9 1 )20—2 4  d 0.

[ ] 庄逢 辰 . 体火 箭发 动 机喷 雾燃 烧 的理 论 、 型及 应 用  3 液 模 [ . M]长沙 : 国防科技大学 出版社 ,9 5 19 .   [ ] 张存镇 . 心分离理论[ . 4 离 M]北京 : 原子能出版社 ,97  18 .


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