粉末噴射器不同管型的實(shí)驗(yàn)研究

張金泉 張義 牛鵬宇 魏緒旺 王正藍(lán)

摘 要：低壓噴射器是以小型汽油機(jī)為動(dòng)力源，由同軸離心風(fēng)機(jī)產(chǎn)生低壓氣動(dòng)力將粉末噴射到外界一定距離的裝置。利用實(shí)驗(yàn)測(cè)量與數(shù)據(jù)擬合相結(jié)合的方法，對(duì)噴射管不同管型進(jìn)行分析，結(jié)果表明，漸縮型噴射管的噴射性能優(yōu)于漸縮直管型噴射管。

關(guān)鍵詞：粉末噴射器；管型；實(shí)驗(yàn)

1 不同管型設(shè)計(jì)

根據(jù)風(fēng)機(jī)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(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ徒?/p>

2.1 實(shí)驗(yàn)工作系統(tǒng)

圖2實(shí)驗(yàn)工作系統(tǒng)圖

如圖2所示，工作系統(tǒng)主要由低壓噴射器、風(fēng)速儀、高速攝影機(jī)、計(jì)算機(jī)、DV攝像機(jī)組成。高速攝影機(jī)將噴射的氣粉流柱記錄下來(lái)，由計(jì)算機(jī)對(duì)信息進(jìn)行處理，遠(yuǎn)程流場(chǎng)速度由風(fēng)速儀直接測(cè)量，DV攝像機(jī)對(duì)噴射流場(chǎng)整體進(jìn)行拍攝，為氣粉流整體射流研究提供依據(jù)。

2.2 實(shí)驗(yàn)流程

調(diào)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。對(duì)低壓噴射器樣機(jī)進(jìn)行調(diào)試，檢查各部件、管路，保證其正常工作。檢查高速攝影機(jī)、風(fēng)速儀、DV攝像機(jī)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(shí)的氣粉流速度和擴(kuò)散角的變化趨勢(shì)，對(duì)近口流場(chǎng)利用高速攝影機(jī)進(jìn)行拍攝，對(duì)遠(yuǎn)程流場(chǎng)利用風(fēng)速儀直接測(cè)量。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證不同管型的噴射性能。

3 結(jié)果分析

3.1 擴(kuò)散角分析

（a）漸縮型噴射管擴(kuò)散角

（b）漸縮直管型噴射管擴(kuò)散角

圖3不同管型噴射管擴(kuò)散角

將兩種不同管型擴(kuò)散角進(jìn)行測(cè)量后，繪制表1。

表1 不同管型擴(kuò)散角

漸縮型 漸縮直管型

實(shí)驗(yàn)值（°） 19.28 19.32

由表1可知，兩種不同管型噴射管的噴射擴(kuò)散角很接近，

3.2 近口流場(chǎng)速度分析

近口流場(chǎng)速度以中心射流軸線速度的研究最有價(jià)值。利用高速攝影機(jī)采集圖像進(jìn)行分析，得到如表2所示的速度數(shù)據(jù)。

表2近口流場(chǎng)速度數(shù)據(jù)

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(shù)據(jù)繪制成圖3。

由圖3可知，從近口流場(chǎng)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(yuǎn)程流場(chǎng)速度分析

利用風(fēng)速儀測(cè)量不同管型的噴射速度，以每5m為一個(gè)測(cè)量點(diǎn)，對(duì)25m以內(nèi)的距離進(jìn)行測(cè)量。速度數(shù)據(jù)見表3

（a）漸縮型噴射管近口流場(chǎng)速度

（b）漸縮直管型噴射管近口流場(chǎng)速度

圖3不同管型噴射管近口流場(chǎng)中心射流軸線速度

表3近口流場(chǎng)速度數(shù)據(jù)

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(yuǎn)程流場(chǎng)速度

（b）漸縮直管型噴射管遠(yuǎn)程流場(chǎng)速度

圖4 不同管型噴射管遠(yuǎn)程流場(chǎng)中心射流軸線速度

由近口流場(chǎng)速度和遠(yuǎn)程流場(chǎng)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(shuō)明噴射距離遠(yuǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

漸縮型噴射管的噴射擴(kuò)散角大于漸縮直管型，漸縮型噴射管擴(kuò)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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