高壓清洗機噴嘴直徑對射流收縮的影響

設計合理的一臺高壓清洗機，高壓泵所發送出來的高壓水應當完全從噴嘴里噴出來，形成高壓水射流對清洗靶物進行清洗或破碎工作。如果噴嘴設計不合理，就會造成相當大的水流在噴射系統中溢流回水箱，這就造成了很大能量的浪費。如果假定沒有溢流損失，那么在噴嘴出口處，由于水射流通過噴嘴出口處產生自然收縮，致使高壓泵流量不能完全從噴嘴流出所造成的能量損失，我們稱之為水射流收縮損失，下面主要說一下高壓清洗機噴嘴直徑對射流收縮的影響。
 
高壓清洗機噴嘴直徑對射流收縮的影響：

噴嘴的基本形狀如上圖，它由圓錐段 A 和圓柱段 B 組成。高壓水流經由圓錐段 A 進入圓柱段 B 之后獲得很高的加速度。出口處由于射流產生折射，其面積也由  變成小于 F₀ 的 F₁ ，即射流不能按照理論上計算的流量排出。故在噴嘴前后出現了能量損失或效率問題。

通常我們將噴嘴效率 η 值用噴嘴輸出能量 T_c 與輸入能量 T_r 的比值來表示，請見公式(1)：

 (1)

式(1)可以改寫成：

  (2)

式(2)中，m_s —水射流的質量流量，kg/s；
         V₀ —水射流出口速度，m/s；
         P₀ —噴嘴出口壓力，MPa；
         Q₀ —噴嘴出口容積流量，m³/s。

將(2)式簡化后可得(3)式：

 (3)

式(3)中，K —液體特征常數；
        α —流量收縮系數；
         μ —射流速度系數。

流量收縮系數可由(4)式表示：

 (4) 由上圖可見，隨著噴嘴直徑的增加，收縮系數開始呈下降趨勢，但當噴嘴直徑達到0.4 mm以后，α 值下降趨于平緩，當 α 值達到0.5 mm以后 α 值幾乎不再下降。即噴嘴直徑越大，收縮系數下降越微小，甚至可以忽略不計。