高压水射流管道清洗理论分析

壕黔犷热呱癫一——一瞥陈玉凡(北京科技大学,北京,100083)杰淤藕撰撰禅粼琴⋯⋯华洋关键词一压力损支管道清洗清沐效率一封沫喷射力燕簇旗拼价术诊夕如衍口s:珍如专岭砂1劝外沪)加司牵;)咖咨日赎ani咭‘伍“娜妙:;华季如碑)沐咚1.高压水身九流营道清虎现状高压水射流清洗目前是国际上工业及民用管道清洗的主导设备,其应用比例约占80%一90%。我国大中城市及大中型企业遍布了四通八达的管道网‘采用高压水射流清洗的比重越来越大,目前约有2。%左右。这种清洗方法可谓得天独厚方兴未艾。诸多清洗公司和企业购置了设备但对高压水射流理论知之甚少,机器运转规律掌握不多,甚至盲目选用高压力大功率机型花高价购买设备,致使清洗效率和经济效果事倍功半。2,清洗系统⋯压力损关分析清洗系统由高压泵组卷管系统、高压水输送系统及喷射系统组成。如图下所示:图了清洗系统图飞一高压水泵2一卷管器3一脚控阀、4一喷咀‘5一喷头;6一喷枪叠伏匡唾亘澳夔夔醛夔巫夔酬裹戴鲤\癫高压水泵发出额定压力的高压水通过卷管系统及脚控阀的许多弯头、接头再通过长距离高压胶管最后通过多处孔径收缩及扩张变化的喷咀到达后者的出口处压力损失很大,甚至一半以上使喷射装置的工作效率大为降低亦即使高压泵发动机的功率大量损失清洗机在很低功率下工作。21卷管系统压力损失泵出口到卷管器高压胶管入口称卷管系统。卷管系统由一段较粗的高压胶管和几个弯头与接头组成。该系统压力损失由实验及经验得知约为清洗系统总损失的5%,或相当于飞.5一2.OMp。。减少上述损失的方法一方面加大本段高压胶管的直径通常采用内径19一32mm的胶管另一方面要尽可能减少此段弯头,尤其是90弯头。2.2高压胶管压力损失清洗排污管道的高压胶管的长度可达1。。一20m左右,此段高压胶管的直径、长度、管内的粗糙度及接头状况对压力损失影响极大是系统压力损失的主要部分。此部分压力损失计算视管中高压水流为层流抑或紊流状态而定。实际在胶管壁面附近为层流而在管子中间部分为紊流其流动速度分布如图2所示:刀万万万夕/刀刀刀/刀/,一二一川Vllax,e图2层流与紊流速度由线1一层流曲线:2一紊流曲线由图2可见层流的流动速度按抛物线分布如曲线1.紊流的流动速度平缓,高压水质点除去纵向流动尚有横向窜动,形成旋涡,因此损失较大如曲线2。流体平均流速根据连续性方程式很容易算出。紊流流动压力损失可按以下公式算出:△p二入*匕/d*p/2*VmZ(1)△p=g*p*。v.(2)由1、2式可得:、一入*L/d*V扩/29(3)式中△p一压力损失N/mZ匕一管子长度、md一管子内径mp一水的密度,匆/m3Vm一流体平均速度m/s。厂总摩擦损失m入一管子摩擦系数g一重力加速度m/52由1、3式可知压力损失△p与管子直径d成反比与管子长度匕、管子摩擦系数入及平均速度平方vmZ成正比。因此,在清洗过程中需要及时拆掉多余的管子减少管子的长度增大管子的内径。为减轻管子的重量起见又不可将直径选得过大。为设计和使用方便我们采用图3计算高压胶管压力损失。由图3可见,如流量为80L/m旧时,选中10高压胶管则每增长IOm压力损失高达35kg/cmZ即3.5M尸。。另外高压胶管直径变化对压力损失的影响相当巨大如在同一流量情况下选择高压胶管内径为¹10和中13时,前者比后者压力损失几乎大4倍。故高压胶管直径和长度的选择必须兼顾压力损失及自进能力两方面进行。另外还要考虑到高压胶管在卷管器上的缠绕状态如果缠绕曲率半径低于40mm,并且缠绕圈数越多贝lJ压力损失越大,为此需要在图3计算表格基础上再乘以下列系数。高压胶管在卷筒上缠绕圈数及系数为:O缠绕系数为:1.。1/3缠绕{.12/3缠绕1.3全缠绕了.4上述数据是在内径为25mm10m长高压胶管实验中得出的。2.3喷咀压力损失喷咀的流道形状、断面变化及内表面加工质量对压力损失都有很大影响,这种损失有时达到总压力的阮石薄{贾不瘫瓣瓤濒嘟鳞瓤哆裹戴鲤\癫高压水泵发出额定压力的高压水通过卷管系统及脚控阀的许多弯头、接头再通过长距离高压胶管最后通过多处孔径收缩及扩张变化的喷咀到达后者的出口处压力损失很大,甚至一半以上使喷射装置的工作效率大为降低亦即使高压泵发动机的功率大量损失清洗机在很低功率下工作。21卷管系统压力损失泵出口到卷管器高压胶管入口称卷管系统。卷管系统由一段较粗的高压胶管和几个弯头与接头组成。该系统压力损失由实验及经验得知约为清洗系统总损失的5%,或相当于飞.5一2.OMp。。减少上述损失的方法一方面加大本段高压胶管的直径通常采用内径19一32mm的胶管另一方面要尽可能减少此段弯头,尤其是90弯头。2.2高压胶管压力损失清洗排污管道的高压胶管的长度可达1。。一20m左右,此段高压胶管的直径、长度、管内的粗糙度及接头状况对压力损失影响极大是系统压