喷嘴的选用

高压水清洗中喷嘴的选用

摘要

由于具有高效、节能、无污染、清洗成本低、适用范围广等特点，高压水清洗在石油、化工、电力、船舶、市政工程等工业领域获得越来越广泛的应用。而喷嘴作为高压水清洗中的直接执行元件，它的好坏直接影响到清洗效果，进而影响到系统的每个部件。所以根据自己多年的清洗经验，介绍一下喷嘴的类型和一些参数计算公式，以及喷嘴的选用原则，使在清洗作业中最大限度地减少水射流能量的损失，发挥系统的最佳功能，提高清洗的效率。

关键词：高压水清洗喷嘴类型喷嘴计算

高压水系统主要由主机泵、调压装置、喷嘴、高压软管和硬管及控制装置等部件组成。喷嘴作为高压水射流系统的直接执行元件，其作用是通过喷嘴内孔横截面的收缩，把高压管送过来的水经过它从高压低速转化为低压高速向外喷出，形成打击压力，达到对污垢进行切割、破碎、清洗而完成去除污垢的清洗目的。它的好坏直接影响到清洗效果，所以要正确认识喷嘴、使用喷嘴。

一、喷嘴类型与特点

一般喷嘴的类型按形状分有圆柱形喷嘴、扇形喷嘴、异形喷嘴等；按压力等级分有低压喷嘴、高压喷嘴、超高压喷嘴等。本文按形状分类简单介绍喷嘴的类型。

1、圆柱形喷嘴

此类喷嘴是在圆锥收敛形喷嘴的基础上发展起来的，是目前最常用的一种连续水射流喷嘴。如图2所示。

图2几种常见的圆柱形喷嘴

该喷嘴的基本特征是.4~2/,13=?=d l a 。如图3所示。有良好的射流集束性。适合用于切割、破碎固化坚硬的污垢。

图3圆柱形喷嘴的几何参数

2、 扇形喷嘴

如图4所示。此类喷嘴直接由喷嘴形状产生平坦均匀的扁平射流，清洗面积比圆柱形喷嘴大得多，但射流的能量以及打击压力损失较大。主要用于松散污垢的清洗。

图4几种典型的扇形喷嘴

3、 异形喷嘴

如图5所示。这类喷嘴能提高水射流的集束性能，使其在较大靶距条件下能够保持射流的凝聚性和超常的效率。适合进行高压水切割、穿孔等操作。

图5异形高压喷嘴

二、 喷嘴计算

在清洗工作中，我们要掌握一些喷嘴的性能参数，以此来指导对喷嘴的选用。一般根据所用的高压水射流系统中主机泵的压力和流量等参数，以及所清洗污垢的种类、门限压力等工况确定喷嘴的大小，类型等。

1、 喷嘴的直径

根据主机泵提供的压力和流量参数，可以按下列公式计算确定喷嘴的直径。

P

n Q

d 658.0η= 式中：d 为喷嘴直径，mm ；P 为工作压力，2/cm kgf )/8.91(2cm kgf MPa =；

Q 为工作流量，L/min ；n 为喷嘴个数；η为喷射效率，

对喷枪喷嘴η取1.05～1.1，对柔性喷杆η取1.2～1.3。

2、 喷嘴的流量

有时在工作现场要控制掌握水量的排出或在保证压力的情况下

加大流量以提高清洗效率，那么就要计算喷嘴的流量。

P d Q 21.2=理

式中：理Q 为喷嘴理论流量，L/min; d 为喷嘴直径，mm ；p 为工作压

力，MPa 。应当注意：该公式计算得出的结果与实际存在一定误差。

3、 喷嘴反力

手持喷枪清洗时，推进力有操作者提供，水射流的反冲力直接由人体承受，人容易产生疲劳感。在《高压水射流清洗作业安全规范》（GB26148-2010）中规定，喷枪操作者所承受的反冲力不得超过其体重的1/3；反冲力不得大于200N 。以下是单喷嘴水射流反冲力的计算公式。

P Q F d F 745.056.12==或

式中：F 为喷嘴反力，N ；d 为喷嘴直径，mm ；p 为工作压力，MPa ；Q 为喷嘴流量，L/min 。

4、 喷嘴靶距

高压水射流的结构在沿射流长度上从喷嘴出发一般可分为核心段、基本段和消散段。如图1所示。

图1 高压水射流结构

核心段主要用在污垢的切割上；基本段用于清洗、除锈、表面抛光及去毛刺等作业；消散段主要用于降尘、除尘等工业中。所谓靶

距，就是水射流从喷嘴到清洗表面的距离。对于不同类型的污垢，在不同的喷嘴参数下，有不同的清洗靶距，在实践中要不断摸索确定合理靶距。靶距的经验公式

核心段靶距 130)d

~70(=h S 基本段靶距 600)d

~300(=j S 式中：h S 和j

S 分别是核心段和基本段靶距，mm ；d 为喷嘴直径,mm 。 三、 结束语：

喷嘴的选择首先要确定压力等级，然后计算流量范围，再结合设备参数进行优化。压力等级取决于污垢的门限压力，当达到这个压力，要想大幅度提高清洗效率，主要依靠提高流量。

参考文献：

[1] 卢晓江 何迎春 赖维《高压水射流清洗技术及应用》北京，化学工业出版社，2005。

[2] 《高压水射流清洗作业安全规范》（GB26148-2010）。

[3] 《高压水清洗技术培训资料》北京焦阳清洗技术工作室。