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(fēng)機產(chǎn)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(shù)據(jù)擬合相結(jié)合的方法，對噴射管不同管型進行分析，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；實驗

1 不同管型設(shè)計

根據(jù)風(fēng)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(shè)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?zāi)Ｐ徒?/p>

2.1 實驗工作系統(tǒng)

圖2實驗工作系統(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、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(fēng)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(jù)。

2.2 實驗流程

調(diào)試實驗平臺。對低壓噴射器樣機進行調(diào)試，檢查各部件、管路，保證其正常工作。檢查高速攝影機、風(fēng)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(fēng)速儀直接測量。根據(jù)實驗結(jié)果驗證不同管型的噴射性能。

3 結(jié)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(shù)據(jù)。

表2近口流場速度數(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(fēng)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(nèi)的距離進行測量。速度數(shù)據(jù)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(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(jié)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。

參考文獻：

[1] 熊源泉，章名耀.加壓氣固噴射器輸送特性的試驗研究[J].燃燒科學(xué)與技術(shù).2004（02）：130-134.

[2] 章利特，徐廷相.縮放噴管內(nèi)的氣固兩相流動和縮放噴管長度的研究[J].西安交通大學(xué)學(xué)報.2004（07）：702-704.

[3] 吳健偉.粉煤灰氣力輸送噴射器的設(shè)計及應(yīng)用[J].應(yīng)用能源技術(shù).

2010（10）：40-42.

[4] 李后軍，周俊杰，李曉倩.氣固噴射器的三維數(shù)值模擬[J].科技傳播.

2010（16）：188-189.

[5] 盧孟龍，賈明生.直立螺旋—氣固噴射器小型給粉裝置[J].硫磷設(shè)計與粉體工程.2007（02）：24-27.

[6] 熊源泉，章名耀，袁竹林，等.氣固噴射器內(nèi)氣固兩相流動三維數(shù)值模擬[J].中國電機工程學(xué)報.2005（20）：77-82.

[7] 徐大偉，盧平，鐘文琪，等.對影響氣固噴射器性能的幾個參數(shù)的總結(jié)與分析[J].鍋爐技術(shù).2003（01）：16-19.

[8] 張曉娜，岳樹元，章利特，等.激波驅(qū)動的氣固兩相流力學(xué)特性研究[J].水動力學(xué)研究與進展A輯.2008（05）：538-545.

[9] 黃宏艷，王強.過膨脹狀態(tài)下軸對稱收-擴噴管內(nèi)外流場計算及分析[J].航空動力學(xué)報.2007（07）：1069-1073.

[10] 劉坤，朱苗勇，高茵，等.Laval噴管內(nèi)流動特征的數(shù)值模擬[J].冶金能源.2007（04）：20-23.

[11] 徐志斌，李立人，王寬.縮放噴管應(yīng)用現(xiàn)狀及研究方向[J].工業(yè)儀表與自動化裝置.2006（06）：18-20.

[12] 楊福峰，劉曉波.氣流在噴管內(nèi)流動的理論分析與數(shù)值模擬[J].制冷與空調(diào)： 四川.2005（04）：24-26.

[13] 尚玉琴，吳珂，李立明.關(guān)于噴管中氣體流動的探討[J].河南科學(xué).

2003（06）：817-818.

[14] 肖安紅.氣力壓運系統(tǒng)中的拉伐爾噴管[J].武漢工業(yè)學(xué)院學(xué)報.2002

（04）：31-32.