高压水射流破拆混凝土参数分析与研究

综述了影响高压水射流破拆混凝土设备效率的参数,研究分析了高压水射流的压力、流量、射流移动速度、冲击角度和喷嘴直径等参数对破拆效率的影响,研究结果对影响高压水射流破拆混凝土设备效率的参数的选择提供了科学参考。     

水射流—机械刀具联合破岩的影响因素试验研究

为提高机械刀具破岩效率,在水射流—机械刀具联合破岩试验台上研究了水射流参数(射流入射角、喷嘴位置、靶距等)对联合破岩效果的影响。试验结果表明:喷嘴位置在刀具前方时,形成的煤岩碎片块度大,刀具的切削比能耗小,联合破岩效果优于喷嘴布置在刀具的两侧的破岩效果;刀具的切削比能耗与水射流入射角、靶距以及喷嘴和刀具距离的关系均呈抛物线变化,水射流入射角为120。、靶距为喷嘴直径5.5倍左右、喷嘴和刀具距离为切削深度的1.6倍左右时切削比能耗最低。     

高压水射流喷嘴设计及有限元分析

喷嘴是高压水射流破煤系统的关键部件,通过分析现有直线类型喷嘴,设计出具有收缩段、过渡段、平直段的流线型喷嘴,建立直线型和流线型喷嘴流道的几何模型和有限元模型,完成两种喷嘴流道的有限元分析,得到不同类型喷嘴流道水射流动压力场和速度场分布规律、流线型喷嘴结构应力与变形分布规律以及水射流流体与喷嘴内壁的耦合规律。通过分析计算得到不同过渡比的水射流动压、流速以及紊流分布规律,得出流线型喷嘴过渡比的最优值。实验结果表明:流线型喷嘴有较大的水射流轴向速度和动压力,比直线类型喷嘴破煤效率提高30%以上,具有良好的破煤性能。     

高压水射流喷嘴特性研究

文章对高压射流状态下的喷嘴特性进行了研究，指出了其压力-流量分布规律，总结出推导公式，从而为高压喷嘴的设计工作提供参考依据。该项研究可应用于各个高压小流量射流领域，包括金属切削射流、油管高压清洗、高压水射流破岩等，具有一定的实用价值。     

磨料水射流切断面的温度特征试验研究

为了探究高压水射流技术的低温特性,获得高压水射流技术的温升规律,采用单因素的方法进行了一系列高压磨料水射流切割实验,研究了磨料水射流加工过程中的最高温度随靶距和喷嘴移动速度的变化及规律。实验过程中保持压力不变,只改变靶距和喷嘴移动速度,并使用热成像仪对实验过程中的温度进行实时监测。实验结果表明：磨料水射流在加工铝合金时,切断面最高温度会分别随着靶距和喷嘴移动速度增加而增加,并且当靶距和喷嘴移动速度超过一定值时,其最高温度保持在60℃左右。     

直旋混合射流破岩钻孔参数试验研究

直旋混合射流是由通过喷嘴叶轮中心孔的直射流和叶轮加旋槽产生的旋转射流经混合段混合而成的一种新型高效射流,它综合了旋转射流破岩面积大和直射流破岩深度大的优点.试验研究了叶轮中心孔直径、混合段长度、扩展腔扩展角、喷距和压力等5个主要参数对直旋混合射流破岩效果的影响规律.结果表明,叶轮中心孔直径为2mm、混合段长度为8mm、扩展腔扩展角为60°的喷嘴产生的射流具有较强的破岩能力;试验条件下,直旋混合射流破岩最优喷距约为喷嘴出口直径的6倍;增大射流压力可以大幅提高直旋混合射流的破岩体积.     

不同结构喷嘴的高压水非定常喷射反推特性

喷嘴作为高压水射流的关键部件,其结构和工作参数对高压水喷射反推性能具有重要影响.以圆柱、圆锥和余弦三种不同结构喷嘴为研究对象,基于CFD对定容积下不同结构喷嘴的高压水非定常喷射过程进行数值模拟,对比分析了不同结构喷嘴的射流反推特性,系统研究了充气压力、出口直径对喷嘴非定常喷射速度和反推力的影响规律.结果表明:相比圆柱喷...     

高压水射流技术的应用现状与发展前景

高压水射流是一项一直以来备受行业广泛关注的应用技术,它借助于液体增压原理经特定喷嘴或增压设备将机械能转换为压力能并经由喷嘴小孔形成具有较高能量的射流来解决一系列工程性问题。文章论述了不同种类的高压水射流及其工作原理,对该技术在清洗除锈、水切割、破岩粉碎等领域的应用现状和工艺特点作以梳理,并展望了该项技术的研究趋势与发展前景,期望对进一步探索高压水射流的深层机理及扩展其应用范围提供可借鉴的研究思路。     

淹没环境下高压水射流喷嘴的结构优化

为提高高压水射流在辅助大型沉井沉降施工中的效率,对水射流关键元件喷嘴进行选型和结构优化,要求射流具备高能量、低衰减特性。从4类回转形喷嘴中优选速度衰减小的喷嘴,确定合理的速度衰减研究指标,再结合尺寸参数设计正交实验,利用回归分析建立预测模型,可以确定各个尺寸参数对速度指标的影响程度。由高压泵站输入压力和流量确定喷嘴的最大直径,再由预测模型确定最佳喷嘴是出口直径2.8 mm、入口直径5.26 mm、收缩角为12.3°的锥形喷嘴。     

接触网绝缘子带电水冲洗的关键参数研究

为了研究接触网绝缘子带电水冲洗过程中喷嘴入口压力、喷嘴出口直径、风速等关键参数的影响,采用CFD软件Fluent进行气液两相流仿真,对比分析不同参数对水冲洗效果及安全性的影响。结果表明：入口压力是影响水射流速度的关键参数,出口直径是影响水射流水气比的关键参数;入口压力、出口直径、风速等参数都会影响水射流的直线性能及冲洗效果,尽量在风速低于2.5m/s或无风环境下进行冲洗作业,且尽量增加喷嘴入口压力以及选择直径较大的喷嘴;得到了喷嘴直径、射流距离与水气比的关系,为不同水冲洗情况下的喷嘴直径选择提供了参考。     

水力喷射径向水平井射流钻头优选试验研究

射流钻头的破岩性能对井眼深度和大小有重要影响。本文对径向水平井常用的2种射流钻头——多孔喷嘴和混合射流喷嘴采用室内试验的方法对它们的破岩规律和破岩性能进行了分析和对比。结果表明,冲击时间、喷嘴压降、喷距和围压对2种喷嘴破碎效果的规律基本相同,混合射流喷嘴的最优喷距不明显,多孔喷嘴的最优喷距为5～6倍喷嘴当量直径,多孔喷嘴的破岩性能要优于混合射流喷嘴,同时混合射流喷嘴在破碎孔径大小方面优于多孔喷嘴。本文可以为水力喷射径向水平井射流钻头的选择提供试验依据。     

径向水平井自进式旋转射流钻头流场特性分析

为解决径向水平井钻进过程中破岩效率和自进能力的问题,设计了一种自进式旋转射流钻头。运用数值模拟方法,采用RNG k-ε湍流模型对所设计射流钻头的内外流场进行了三维流动特性分析,并分析了射流钻头结构参数对喷嘴流场特性的影响规律,进一步优化了自进式旋转射流钻头。结果表明,自进式旋转射流喷嘴外流场的轴心速度在喷嘴中心线上的速度最大,随着径向半径的增大,轴向速度迅速减小;切向速度沿喷嘴径向呈现出经典的"N"形分布,有利于增大射流破碎岩石的深度和破碎面积;径向速度呈轴对称分布,存在明显的漫流层,有助于岩屑的脱离;自进式旋转射流钻头导向叶轮的螺距和导叶数量,对射流速度有着重要的影响;喷嘴直径对射流流场特性的影响较大。经过优化,得到射流钻头的叶轮螺距16mm,导叶数为2,喷嘴直径为1mm。     

磨料射流切割机的试验研究

本文介绍了前混合式磨料射流切割机的结构,工作原理以及用该机对金属和非金属材料进行的切割试验,指出射流工作压力、喷射靶距、喷嘴横移速度、磨料重量比浓度等是影响工作能力的主要因素,喷嘴直径及其内腔结构、磨料粒子尺寸等也是影响割缝宽度及表面形态的因素.试验对此表明,它比纯高压水射流和后混合式磨料射流切割机性能优越,是一种新型的、有广阔应用前景的工业切割设备.     

多孔射流钻头破岩钻孔规律试验研究

利用自行研制的射流破岩系统,对淹没和围压条件下多孔射流钻头的破岩钻孔规律进行了试验研究,重点考虑了水力参数(冲蚀时间、射流压力、围压、喷距)和结构参数(孔眼数量和侧向孔眼扩散角)对破岩效果的影响,结果表明:随着冲蚀时间的增加,破岩效果先增加,后趋于平缓;随着射流压力的增大破岩效果随之增大;随着围压的增加破岩效果随之减小;随着喷距的增加破岩效果呈先增大后减小的趋势,存在最优喷距范围;随着孔眼数量的增多,破岩成孔形状越来越圆整;随着侧向孔眼扩散角的增大,破岩效果呈先增大后减小趋势,存在最优扩散角范围。试验结果可为多孔射流钻头水力参数选择和结构参数设计提供依据。     

Experiment and Numerical Simulation of Free Water Jet by a Central-body Nozzle

The recent research about cavitation jet mainly focuses on the organ-pipe nozzle and triangular nozzle.The research content mainly includes the optimized design about the structure of nozzles,the observation and flow analysis about the cavitation jet in the water,and the theory of rock attacked by the cavitation jet,while the energy characteristic of the free jet is not studied yet.In China,the research about the central-body nozzle is almost empty.For the purpose of studying the energy characteristic and the structure of free water jet discharged from central-body nozzle,an experiment with phase Doppler particle anemometry(PDPA) technology is carried out to measure the free water jet flow,which is produced by a central-body nozzle under the jet pressure of 15 MPa.While five sections with different axial distances from the nozzle outlet are selected for data process and analysis,the axial and radial velocity and the droplets of the particle size are studied.Meanwhile,numerical calculation of corresponding flow field is conducted by using volume of fluid(VOF) multiphase model,and the jet flow feature is discussed.The experimental and calculating results show that the axial velocity of high speed jet flow dissipates slowly in the air,and the core area and diffused area are discovered.The diameter of droplet in the core area is small,and jet energy is concentrated,while in the diffusion area,water is mingled with ambient air and radial velocity is relatively large.Obvious low-pressure area exists behind the central body and potential cavitation may occur in that area.The proposed research reveals the energy characteristic of free jet discharged from central-body nozzle,provides the theoretical basis for preestimating erosion feature of the central-body nozzle and also the theoretical foundation for revealing the mechanism of erosion.     

高压水射流辅助掘进机截齿截割实验研究

高压水射流辅助掘进机截齿破岩能有效降低截齿受力,在分析适合掘进机截割头水射流配置方式的基础上,建立水射流辅助截齿破岩试验台,选定水射流前置式、后置式、中心式三种方式进行辅助破岩实验,分别得到不同水压下的截齿受力减小率和载荷方差,研究表明前置式和中心式射流辅助破岩效果好,后置式射流效果较差,当水压为40MPa时,三种方式截割力分别减少10.97%、13.67%和1.86%,载荷振动都有一定改善。三种截齿中,射流前置式截齿在低水压区出现截割力增长现象;射流中心式截齿旋转密封件易失效,齿尖易磨损;射流后置式截齿截割后,截槽破碎效果最好,可为后一个截齿截割提供便利。     

高压节气喷嘴在高压喷气—填料蒸发冷却空调机组中的作用

为了得到高压节气喷嘴对高压喷气—填料蒸发冷却空调机组性能的影响和对压缩空气消耗量的影响,本文讨论了该高压节气喷嘴的特点及其与蒸发冷却相结合的作用。分析了压缩空气从高压节气喷嘴喷出后,与周围新风卷吸、掺混,并冷却干燥新风,同时总结出其与喷水室喷嘴的不同点,最终得到高压节气喷嘴不仅可以提高压缩空气的利用率,而且有助于被处理新风在高压喷气段的热湿交换。     

超高压水射流盘式清洗装置工作效率试验研究

利用高速水射流的冲击动能,可以实现钢制结构表面除漆除锈的目的。通过理论分析并计算出影响清洗效率的主要参数的最优值,采用试验分析方法验证喷嘴孔径、单喷嘴靶距、射流压力等清洗参数的优选结果。根据最优清洗参数,进行清洗盘行进速度与压力对清洗效果的影响的试验;研究清洗盘工作时喷嘴的运动,提出一种清洗盘喷嘴布置结构设计,以及一种新型清洗盘工作的运动方式。     

水气射流通风试验研究

试验设计的水气射流装置主要由集风器、射流管、水箱、高压水泵闸阀、供水管路、喷嘴及相关测量仪器组成。采用控制变量法进行实验研究,把水气射流装置的影响因素如入口水压、喷嘴口径、喉管长度分别作为自变因素,依次控制其中一个自变因素的变化,保持其它因素不变,测量应变因素吸风量的变化。试验结果表明:入口水压对吸风效果有很大影响;选择短喉管可以达到最佳的通风效果;选用实心螺旋喷嘴的吸风量最大,空心螺旋喷嘴的吸风量次之,直流喷嘴的吸风量最小。