高壓水射流鍋爐清洗水力學
鍋爐清洗中,應盡量采用較低壓力,這對鍋爐設備及操作人員的安全都有好處。國外用于清洗的設備壓力一般都在100MPa以上,鍋爐清洗功率一般在150kW左右,國外靠高壓力、大功率來獲得理想的清洗效果,這樣造成能耗大。而國內設備壓力偏低,壓力一般在50MPa,不但沒有考慮到噴嘴設計的合理性,同時種類又少,能量轉化損失大,因此只能做一般清洗,對堅硬的垢物難以清洗掉,這里關鍵的問題是忽視了噴嘴的設計和管路系統的設計。水射流工作系統中的壓力、射流速度、流量和噴嘴直徑是四個重要參數,這四個參數與泵站參數有關,且受其控制噴嘴的設計非常重要,因為系統參數確定之后,高壓水的能量通過噴嘴的作用產生。所以,合理地設計噴嘴可以提高水射流質量,只有充分利用能量,才能提高清洗效果。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。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。
由于噴嘴如此重要,所以我們把對噴嘴的研究作為一項長期的工作來進行。例如:我們采用間歇渦環模型描述射流流場的動力結垢特性,并以此來優化設計噴嘴形狀和結構尺寸,一種新型結構的噴嘴,突破了一般的分析方法,通過計算及試驗,設計出噴嘴內流過渡曲面為橢球面,而出口形狀為錐面結構的噴嘴,能獲得良好的水射流動力特性,其特性比通常方法設計的噴嘴性能提高30%以上。我們還根據不同清洗對象設計出淹沒型、霧化型、剪沖型、聚能型等各種不同功能的噴嘴,以滿足不同的清洗要求。在清洗工程中,我們的清洗機和國外清洗機進行過比較,配備不同的噴嘴,其清洗和除垢效果相差甚為懸殊。因此,我們對噴嘴的研究非常重視,把改善各類噴嘴的設計計算與實驗測定等環節密切結合,優化噴嘴的幾何造型及動力性能參數,以取得較高的能量傳輸效率。
