高壓清洗機噴嘴內表面質量對噴嘴效率的影響

噴嘴是流體射流的發生元件，它不但要把高壓水的靜壓轉換為水射流的動壓，而且要保證射流有良好的流動特性和動力性能。實際經驗告訴我們，水射流噴嘴瞬時所傳輸的功率最高可達105kW。因此，噴嘴的能量傳輸效果是清洗工藝的技術關鍵問題。之前我們介紹了《高壓清洗機噴嘴流速對效率的影響》，下面主要介紹高壓清洗機噴嘴內表面質量對噴嘴效率的影響。

噴嘴內表面質量主要體現在加工粗糙度上，加工越粗糙，液流流動阻力越大，于是，形成比較大的壓力損失。

加工粗糙度如下圖所示：
 
液流在內表面上流動，其摩擦阻力用壓力損失 Ps 來表示，其表達式如公式(1)所示。

  公式(1)

公式(1)中：Ps —高壓水密度，kg/m³；
           Vs —高壓水流速，m/s。

公式(1)中β阻抗系數越大，壓力損失 Ps 也越大。阻抗系數β值走向如下圖所示：



由上圖可見，粗糙度 ζ 值越大，噴嘴內孔任意直徑 d₁ 越小，阻抗系數β值越大，故在噴嘴內孔設計及加工時，一定要求比較高的內表面精度，或者要求比較嚴格的表面粗糙度。綜合以上分析，基本上可以得出以下的結論：噴嘴的直徑和高壓水泵工作壓力的增加可以使噴嘴工作效率下降8%左右，噴嘴流道結構設計有誤，將使射流由連續射流變成斷續射流，而且射流嚴重折射和紊亂，噴嘴效率下降值可達20%，它是效率下降的主要要素。噴嘴內表面加工質量對效率的影響通常也達到5%左右。上述幾項總和可使噴嘴的工作效率下降約1/3。

綜上所述，我們可以看出在只有幾厘米的直徑和長度，同時只有幾毫米孔徑的噴嘴中競有如此大的壓力下降和效率損失。因此我們不得不對此高壓清洗機噴嘴進行高度重視和深入研究，以求減小損失，提高噴嘴效率乃至整機的工作效率。