喷嘴设计及计算.doc

第一章喷头改进设计的必要性 喷雾喷头是通过一定方法，将液体分离细小雾滴的装置，目前在使用的一般是采用减小喷口直径，这些喷头雾化效率低，水量小， 第二章喷嘴设计及计算 喷嘴是喷头的重要部件，也是直接影响喷灌质量和喷头水力性能的一个部件。它不但要最大限度地把水流压能变成动能，而且要保持稳流器整理过的水流仍具有较低的紊流程度。 喷嘴的结构形式一般有下列三种： 圆锥形喷嘴 圆锥形喷嘴由于其结构简单，加工方便而被大量应用于喷头，其结构如图。圆锥形喷嘴的主要结构参数是：喷嘴直径D c,喷嘴圆柱段长度l,喷嘴内腔锥角 。 有的喷头为了提高雾化程度或增加喷头近处的水量，而在喷嘴出口处增加一粉碎螺钉，其结构见图 。由于射流撞击在螺钉上，增加了碰撞阻力以致影响了喷头的射程及喷洒均匀度，所以现在除了个别喷头外已很少采用加粉碎螺钉的结构。 流线形喷嘴 为了使水流平顺，有的喷头设计成流线形，以减少水流冲击损失。流线形喷嘴结构如图所示。 苏联维多新斯基为流线形喷嘴的设计提供了计算公式： 实验表明，水流不很平顺的喷头采用流线形喷嘴，喷头射程能增加8~12%。但水流很平顺的喷头采用流线形喷嘴，喷头的射程增加很微小。由此可见，流线形喷嘴能使水流平稳从而提高喷头射程。 3。流线圆锥形喷嘴 流线圆锥形喷嘴是上述两种形式之结合，图12就是这种形式的喷嘴。从图可以看出来，水流自喷管先经过喷嘴的流线形段，继而经过圆锥形段。从加工来说，凸流线形喷嘴易于加工。由于圆锥形喷嘴有结构简单，加工方便等优点，所以目前喷头大多采用圆锥形喷头。 第二节 喷嘴直径的确定 喷嘴直径是一个重要的数值，它直接影响到喷灌质量，如喷灌强度，均匀度和雾化程度。它又和喷头的结构和水力性能有极为密切的关系，诸如喷灌直径Dcm，喷头流量，射程和工作压力等。 由于喷头喷出的射流是高压高速水流的孔口出流，所以可应用水力学的圆形孔口出流公式计算。即： Q= 式中： =H 其中， Q—喷嘴流量 --流量系数 -射流收缩断面的直径 -射流收缩断面的压力 - 流速系数 H-喷头工作压力 知道了射流收缩断面的直径可由奥克勒所推荐的计算式计算喷嘴直径： D 式中-喷嘴内腔渐缩角 但是，喷嘴直径还对喷头射程 雨滴粒径有显著的影响。这是因为，喷头的工作压力与喷头直径的比值（H/Dc）对于射程和雨滴粒径具有显著的影响。所以，喷嘴直径的确定不仅要考虑到流量，而且还更应该考虑到影响射程和雨滴直径的H/Dc值。 H/Dc值对喷头射程具有较高度而显著的影响，我们为了综合考察喷头仰角，喷头，找出对射程影响最显著的因素，并评定各因子的合适数值范围，试验结果经显著性检验，得到喷头的工作压力与喷嘴直径的比值H/Dc对喷头设计列表如下： 从图中可以看出，当喷嘴直径一定时，射程会随着压力的增大而增大，开始增长的很快，而后即行缓慢，达到某一极限，不管压力多大，射程增长很微，甚至不增加。同时，从式中可知，喷嘴直径是可以反映喷嘴流量的，并且在工作压力一定时，对于相同直径的喷嘴，其流量也是相同的。而且由于射流功率N=rQH,所以在一定功率的条件下，只有在喷嘴压力和喷嘴直径有正确的比例，才能获得最远射程。 喷头工作压力和喷嘴直径的比值H/Dc，在一定程度上反映了喷嘴的雾化程度，即喷沙 。对于喷嘴，随着H/Dc的值的增加，水滴直径将减少；对于不同的喷嘴，在相同的H/Dc,随着喷嘴直径的增大水滴随着喷嘴直径的增大水滴直径将减少，因为雷诺数增大。 所以，对于喷嘴口径不同的喷头，不能规定统一的适宜雾化指标。对于小口径喷嘴的喷头，其适宜的H/Dc值要比大的大口径的喷头大 。所以，有的国家对各种尺寸的喷嘴规定在最佳工作压力范围，认为在这样的压力下所产生水滴是无害的。 综上所述，由于喷嘴直径的大小影响到喷头的喷洒量，功率消耗，射程和水底大小，，所以喷嘴止直径的确定，应以式 喷头直径Dc(毫米) 适宜的H/Dc值 2~4 4~6 6~10 10~16 16~20 10000~8000 8000~7000 7000~4000 4000~3000 3000~2500 喷头内腔锥角又称渐缩角，试验表明，最适宜的喷嘴内锥角，喷嘴冲出的射流密致段较长，从而使喷头获得最大射程。由于喷嘴近似圆锥形收缩管，所以锥角收缩管水力摩阻试验得到验证，即由于其有较小的摩阻系数，因而使得喷嘴前压力较大而使喷头射程较远。 由于喷头是有压孔口出流，其出流量与喷嘴有密切的关系，计算式，喷嘴内锥角与流量系数也有一定关系。这一具有相当精