噴射器不同管長設計

張金泉 張義 牛鵬宇

摘 要：噴射器是以小型汽油機和同軸高速離心風機為動力源，產生低壓氣動力噴射粉末的裝置。利用實驗測量與經驗公式預測相結合的方法，對噴射管不同管長改變時的噴射性能進行分析研究，結果表明：漸縮型噴射管管長的變化對噴射器噴射性能影響很小，在本文動力源給定的前提下，管長在1290mm時相對較好。

關鍵詞：噴射器；管長；實驗研究

1 管型設計

噴射管管型見圖1

圖1 漸縮型噴射管示意圖

氣流入口直徑D=104mm、粉顆粒入口直徑dr=26mm、出口直徑為d2=64mm，本文隨機選擇噴射管長度為1090mm、1290mm、1490mm進行研究。

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、風速儀組成。氣粉流速度由風速儀直接測量，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。對噴射器樣機進行調試，檢查各部件、管路，保證其正常工作。分別更換不同管長的噴射管，觀察不同管長噴射管噴射時的氣粉流擴散角和速度變化趨勢，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長漸縮型噴射管的噴射性能。

（a）1090mm管長噴射擴散角 （b）1290mm管長噴射擴散角

（c）1490mm管長噴射擴散角

圖3 不同管長噴射管擴散角

3 結果分析

3.1 擴散角對比分析

將兩種不同管型擴散角進行測量后，繪制表1。

表1 不同管長擴散角

1090 1290 1490

實驗值（°） 19.15 19.28 19.19

由表1可知，三種不同管長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

1090mm管長噴射速度（m/s） 64.7 48.5 33.1 31.2

1290mm管長噴射速度（m/s） 72.0 54.3 37.5 32.5

1490mm管長噴射速度（m/s） 69.1 48.2 40.9 32.7

將表2數據繪制成圖4。

（a） 1090mm管長近口流場速度 （b） 1290mm管長近口流場速度

（c） 1490mm管長近口流場速度

圖4不同管長噴射管近口流場中心射流軸線速度

由圖4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長的噴射速度，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。

表3 近口流場速度數據

5 10 15 20

1090mm管長噴射速度（m/s） 15.1 3.7 2.0 1.8

1290mm管長噴射速度（m/s） 15.9 3.8 2.5 2.1

1490mm管長噴射速度（m/s） 17.1 4.0 2.5 2.0

由近口流場速度和遠程流場速度分析可知，管長為1290mm和1490mm時，在遠程流場20m處的速度很接近，說明這兩種管長的噴射管噴射性能均較好，只是管長為1290mm時噴射距離更遠。

（a）1090mm管長遠程流場速度 （c）1290mm管長遠程流場速度

（e）1490mm管長遠程流場速度

圖5不同管長噴射管遠程流場中心射流軸線速度

4 結語

噴射器的噴射管管長發生變化時對噴射射程影響很小，在研究噴射管噴射性能時，幾乎可以忽略管長因素的影響。在動力源給定的前提下，漸縮型噴射管的管長在1290mm時，噴射性能相對較好。

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