粉末噴射器不同管型的實驗研究

張金泉 張義 牛鵬宇 魏緒旺 王正藍

摘 要：低壓噴射器是以小型汽油機為動力源，由同軸離心風機產生低壓氣動力將粉末噴射到外界一定距離的裝置。利用實驗測量與數據擬合相結合的方法，對噴射管不同管型進行分析，結果表明，漸縮型噴射管的噴射性能優于漸縮直管型噴射管。

關鍵詞：粉末噴射器；管型；實驗

1 不同管型設計

根據風機的出口尺寸，就能確定噴射管的工作氣流入口直徑；輸粉管道的外流道設計能提高輸送刺激粉的效率，也確定了噴射管的輸粉入口直徑。不同噴射管管型見圖1。

（a）漸縮型噴射管 （b）漸縮直管型噴射管

圖1不同管型噴射管示意圖

2 實驗模型建立

2.1 實驗工作系統

圖2實驗工作系統圖

如圖2所示，工作系統主要由低壓噴射器、風速儀、高速攝影機、計算機、DV攝像機組成。高速攝影機將噴射的氣粉流柱記錄下來，由計算機對信息進行處理，遠程流場速度由風速儀直接測量，DV攝像機對噴射流場整體進行拍攝，為氣粉流整體射流研究提供依據。

2.2 實驗流程

調試實驗平臺。對低壓噴射器樣機進行調試，檢查各部件、管路，保證其正常工作。檢查高速攝影機、風速儀、DV攝像機等，確保圖像采集正常工作。分別更換不同管型的噴射管，觀察不同管型噴射管噴射時的氣粉流速度和擴散角的變化趨勢，對近口流場利用高速攝影機進行拍攝，對遠程流場利用風速儀直接測量。根據實驗結果驗證不同管型的噴射性能。

3 結果分析

3.1 擴散角分析

（a）漸縮型噴射管擴散角

（b）漸縮直管型噴射管擴散角

圖3不同管型噴射管擴散角

將兩種不同管型擴散角進行測量后，繪制表1。

表1 不同管型擴散角

漸縮型 漸縮直管型

實驗值（°） 19.28 19.32

由表1可知，兩種不同管型噴射管的噴射擴散角很接近，

3.2 近口流場速度分析

近口流場速度以中心射流軸線速度的研究最有價值。利用高速攝影機采集圖像進行分析，得到如表2所示的速度數據。

表2近口流場速度數據

0.5 1.0 1.5 2.0

漸縮型速度（m/s） 76.5 60.3 50.8 35.4

漸縮直管型速度（m/s） 69.5 58.6 44.2 32.9

將表2數據繪制成圖3。

由圖3可知，從近口流場速度分析，漸縮型噴射管的速度值高于漸縮直管型噴射管。

3.3 遠程流場速度分析

利用風速儀測量不同管型的噴射速度，以每5m為一個測量點，對25m以內的距離進行測量。速度數據見表3

（a）漸縮型噴射管近口流場速度

（b）漸縮直管型噴射管近口流場速度

圖3不同管型噴射管近口流場中心射流軸線速度

表3近口流場速度數據

0.5 1.0 1.5 2.0

漸縮型速度（m/s） 15.9 3.8 2.5 2.1

漸縮直管型速度（m/s） 14.1 3.2 2.1 0.7

（a）漸縮型噴射管遠程流場速度

（b）漸縮直管型噴射管遠程流場速度

圖4 不同管型噴射管遠程流場中心射流軸線速度

由近口流場速度和遠程流場速度分析可知，漸縮型噴射管的速度大于漸縮直管型，在20m處的速度大，說明噴射距離遠。

4 結語

漸縮型噴射管的噴射擴散角大于漸縮直管型，漸縮型噴射管擴散效果好。漸縮型噴射管的噴射距離大于漸縮直管型。

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