喷嘴设计及计算

第一章喷头改良设计的须要性
喷雾喷头是经由过程必定办法,将液体分别渺小雾滴的装配,今朝在运用的一般是采取减小喷口直径,这些喷头雾化效力低,水量小,
第二章喷嘴设计及盘算
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机能的一个部件.它不单要最大限度地把水流压能变成动能,并且要保持稳流器整顿过的水流仍具有较低的紊流程度.
喷嘴的构造情势一般有下列三种：
1．圆锥形喷嘴
圆锥形喷嘴因为其构造简略,加工便利而被大量运用于喷头,其构造如图.圆锥形喷嘴的重要构造参数是：喷嘴直径 D c,喷嘴圆柱段长度l,喷嘴内腔锥角 .
有的喷头为了进步雾化程度或增长喷头近处的水量,而在喷嘴出口处增长一破裂摧毁螺钉,其构造见图 .因为射流撞击在螺钉上,增长了碰撞阻力乃至影响了喷头的射程及喷洒平均度,所以如今除了个体喷头外已很少采取加破裂摧毁螺钉的构造.
2．流线形喷嘴
为了使水流平顺,有的喷头设计成流线形,以削减水流冲击
损掉.流线形喷嘴构造如图所示.
苏联维多新斯基为流线形喷嘴的设计供给了盘算公式：
实验标明,水流不很平顺的喷头采取流线形喷嘴,喷头射程能增长8~12%.但水流很平顺的喷头采取流线形喷嘴,喷头的射程增长很渺小.由此可见,流线形喷嘴能使水流安稳从而进步喷头射程.
3.流线圆锥形喷嘴
流线圆锥形喷嘴是上述两种情势之联合,图12就是这种情势的喷嘴.从图可以看出来,水流自喷管先经由喷嘴的流线形段,继而经由圆锥形段.从加工来说,凸流线形喷嘴易于加工.因为圆锥形喷嘴有构造简略,加工便利等长处,所以今朝喷头大多采取圆锥形喷头.
第二节 喷嘴直径的肯定
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,平均度和雾化程度.它又和喷头的构造和水力机能有极为亲密的关系,诸如喷灌直径Dcm,喷头流量,射程和工作压力等. 因为喷头喷出的射流是高压高速水流的孔口出流,所以可运用水力学的圆形孔口出流公式盘算.即： Q=02024gH D πμ
式中：
0H =2φH 个中, Q —喷嘴流量
μ--流量系数
0D -射流紧缩断面的直径
0H -射流紧缩断面的压力
φ-流速系数
H-喷头工作压力
知道了射流紧缩断面的直径可由奥克勒所推举的盘算式盘算喷嘴直径： D )2sin 16.01(10θ
-=C D D 式中1θ-喷嘴内腔渐缩角
但是,喷嘴直径还对喷头射程 雨滴粒径有明显的影响.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明显的影响.所以,喷嘴直径的肯定不但要斟酌到流量,并且还更应当斟酌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明显的影响,我们为了分解考核喷头仰角,喷头,找出对射程影响最明显的身分,并评定各因子的合适数值规模,实验成果经明显性磨练,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,当喷嘴直径一准时,射程会跟着压力的增大而增
大,开端增长的很快,尔后即行迟缓,达到某一极限,不管压力多大,射程增长很微,甚至不增长.同时,从式中可知,喷嘴直径是可以反应喷嘴流量的,并且在工作压力一准时,对于雷同直径的喷嘴,其流量也是雷同的.并且因为射流功率N=rQH,所以在必定功率的前提下,只有在喷嘴压力和喷嘴直径有准确的比例,才干获得最远射程.
喷头工作压力和喷嘴直径的比值H/Dc,在必定程度上反应了喷嘴的雾化程度,即喷沙 .对于喷嘴,跟着H/Dc的值的增长,水滴直径将削减;对于不合的喷嘴,在雷同的H/Dc,跟着喷嘴直径的增大水滴跟着喷嘴直径的增大水滴直径将削减,因为雷诺数增大.
所以,对于喷嘴口径不合的喷头,不克不及划定同一的合适雾化指标.对于小口径喷嘴的喷头,其合适的H/Dc值要比大的大口径的喷头大 .所以,有的国度对各类尺寸的喷嘴划定在最佳工作压力规模,以为在如许的压力下所产生水滴是无害的.
综上所述,因为喷嘴直径的大小影响到喷头的喷洒量,功率消费,射程和水底大小,,所以喷嘴止直径的肯定,应以式
喷头内腔锥角又称渐缩角,实验标明,最合适的喷嘴内锥角,喷嘴冲出的射流密致段较长,从而使喷头获得最大射程.因为喷嘴近似圆锥形紧缩管,所以锥角紧缩管水力摩阻实验得到验证,即因为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.
因为喷头是有压孔口出流,其出流量与喷嘴有亲密的关系,盘
算式,喷嘴内锥角与流量系数也有必定关系.这一具有相当精度的关系可以用来盘算喷头喷嘴之流量系数μ.
二喷嘴内概况的光洁度
因为经由过程喷嘴的水流为高速水流,其速度一般都在20米/秒以上,所以喷嘴内概况的光洁度也是至关重要的.因为对于管嘴的孔口出流来说,流道光滑将会损坏水流概况,增大水力损掉,并破环喷嘴射流的密致段,从而影响射程,出流量和雾化程度等.我国的喷头一般都划定喷嘴的光洁度为不低于5
∇喷嘴光洁度对流量系数的影响.
三设计喷头最优参数选择
由以上应拔取45度内锥角,流量系数为0.86.光洁度（概况光洁度）应为5
∇.斟酌影响射程和水滴直径H/Dc值,H/Dc对喷头有高度影响,比值H/Dc在必定程度上反应雾化程度,即喷洒雨滴的直径,所以大家把它称为雾化指标.当H/Dc=3000时有最远射程.喷头工作压力和喷头直径的比值H/Dc是随其增长,水滴直径将减小,对于不合的喷嘴,,在雷同的H/Dc下,跟着喷嘴直径的增长而水滴直径将减小.
供给各类雾化后果最佳选择：
而当管口直径为2~3毫米时,H/Dc值选3000,压力值选0.7Mpa阁下,喷嘴仰角在40度到45度阁下,
光洁度在5
∇.
四改变喷头喷洒轨迹的力学门路
许多喷头采取的是喷洒轨迹为弧形的喷洒喷头,很糟蹋水源,面临多种喷洒的请求,本研讨采取弧形轨迹改为方形轨迹为研讨对象,根据流体力学道理,提出改变喷头喷洒轨迹的力学办法及门路.
1 水头对流速的影响
改变水头的门路一般有两种：一是运用水塔晋升水头;二是采取机械加压,如无水塔主动上水器等.其基起源基础理是,前者的压强变更是由高度差引起的,后者是采纳机械加压的办法实现压强和速度的变更,两者总的力学后果是雷同的.用这两种办法获得的压强差势必对不合的高度上的流速产生必定的感化,但并不是全体,因为一般的流速值还与输送管道的面积有关.本文根据持续性道理和波努利方程评论辩论不合情形下的流速变更.
1.1 垂直影响
如图所示,所取的面积为等效截面积,若拔取不合的高度和不合的断面积的同一流线上两点, 图为高低截面积雷同的情形,取流线上两点A,B.因为水流稳恒,流速,面积均雷同,压强知足
式中,
P,B P为所选截面的压强, 为水的密度,,H2为两截面的
A
高度.式中标明,截面积雷同时,压强变更与静止流体雷同.图1B为上部截面积大于下部截面积.图为截面积小于下部的情形.两种情形应知足以下关系：
式中所有的V,S,P,H分别暗示各截面的流速,截面积,压强和高度, 为水的密度.
换言之,当输水管道高低截面雷同时,高低部的流速雷同,压强只取决于高度差;当高低截面积不合时,在水塔供水的进程中消失两种情形,一是在用水岑岭时,下部各分担道面积总和一般均大于上部,导致高低部水流流速下降,水压缺少;二是在用水低潮时,下部各分担道面积总和小于上部,导致高低部水流流速增高,水压充足. 1．2 程度影响
如图所示,取同一高度,不合截面积的同一流线上的两点,图为截面积雷同的情形下,其压强,面积,流速知足以下公式：
2喷头喷洒轨迹的变更特点
因为空气阻力受地域情形影响因子较多,在研讨一般的运行轨迹,可疏忽空气阻力的影响.由力学道理可知,流体的活动只受到重力的感化,形成了抛物线轨迹.假设喷头处的水速为V,出射角为 ,以流体喷出的刹时开端计时,时光为t,则射程x与喷洒高度y应有下列关系：
图2给出了v=10m/s的轨迹图.图中各线代表与程度夹角为15度,30度,45度,60度,75度的对应抛洒距离和高度.
由图2可知,在必定的流速情形下,抛洒轨迹具有两个明显的进程：一是抛洒轨迹与倾角有关,若在喷头高度上,出射角等于45度时射程最远;二是抛洒轨迹与喷头高度亲密相干,当喷头高度增长时,小角度的喷洒距离和才能增大,是以,实际的喷灌装备应具有调节高度的才能.
3改变喷头喷洒轨迹的力学门路
从以上剖析可以看出,影响喷洒轨迹的因数重要有三个,即水压,管道截面积,出射角.现以扭转式喷头为例,商量实现方形喷洒轨迹的力学门路.
一般的扭转式喷头的喷洒轨迹为圆弧形,要改变其轨迹,必须经由过程调节水压,管道截面积,出射角才干实现方形喷洒轨迹.但是调节水压的办法在喷头的设计上不很适用,因为它将带给装备很大的体积和费用.所以只能采纳后两项来调节来完成,若斟酌实际喷头的总体设计请求,可以经由过程改变管道头的截面积实现圆弧轨迹向方形轨迹的变更,经由过程出射角的变更完成所有面积的喷洒.
图3为圆弧轨迹变成方形轨迹的道理图.个中的圆形轨迹暗示暗示一个扭转式的喷头的一般轨迹,方形代表改变后的轨迹.在图3中拔取AEB圆弧作为样本,研讨使其成为AGFB的直线情势的办法.图3中OG代表任一个时刻的喷洒距离,OG的长度是随时光变更的,即请求其起点为O,而终点G始终在AB直线上运行,即其长度跟着扭转角度的变更纪律为
L1=
式中,L1为长度; 为扭转角;R为扭转半径（最大喷洒距离）.
要完成以上的变更纪律,就意味着喷头的出射速度变更也将呈现的变更纪律为
式中,V为扭转角为时的速度;V为最大喷射速度.
根据公式（2）和（3）可知,经由过程改变管道的截面积;S为
扭转角为时的截面积.
在图4中,虚线部分暗示管道出水的截面积,
OX线的断点X将在竖直偏向匀速活动,这种匀速活动是在扭转龙头的扭转带动下经由连杆而获得的,这里相当于加装了一个遮挡片,在技巧上很轻易实现.是以,本文不再评论辩论连杆装配,而研讨在这种匀速状况下的面积变更纪律.因为圆形面积的大小与张角成正比,则图4中的截面积变更完全取决于角度的变更纪律,再加之X点的匀速活动,最终使得管道出水的截面积变更纪律与所请求的（6）式吻和.
4全方位浇灌的轨迹实现
在实行浇灌工程时,前面指出了轨迹由弧形向方形的改变,但未能给出对绿化地的整体扫描路径.下面将研讨实现各个区域整体抛洒的办法.
因为喷头的构造和构成要斟酌其体系性,前面经由过程改变管道截面积达到了轨迹由弧线向方形的变更,这里以变更喷头的仰角来完成对所有区域的扫描.
图5是笔者在不斟酌喷头设置高度的情形下,按照上面评论辩论的抛洒轨迹的变更特点,获得的不合仰角下的扫描轨迹.图的几何中间为喷头的地位,可以看出,仰角越小,其扫描路径较密,这也是射程远的区域,在距离喷头近的区域,其扫描路径稀少,假如喷头喷洒进程对流体的散掉有影响,如许的扫描成果也相符实际请求,因为在短距离的区域所获得的散掉流体较多,抵消了扫描路径稀
少的负面影响.是以,采取匀速改变仰角的办法,一方面可以实现全部区域浇灌请求,另一方面又便于喷头装配的整体设计.
5结论与评论辩论
1）改变喷头的喷洒轨迹的门路有三种,即改变水压,管道面积,和喷头出射角（仰角）.
2）实际喷头喷洒轨迹的设计应选用较为适用的办法,即经由过程遮挡管道截面实现流速变更,进而达到轨迹的变更;经由过程扭转带动喷头出射角（仰角）的变更,实现全方位的喷洒,而使全部绿化地得到平均浇灌.
3）在方形绿化地运用的喷头,应将喷头的遮挡片作成扇形,并使其与扭转的连杆想合营,构成一个整体,实现截面积的变更呈选余纪律进行的,达到扭转喷头的弧形轨迹向方形轨迹的改变.
各类喷头计划盘算
1对喷式喷头道理及盘算
这种改良喷头采取两个相对的喷嘴喷出高速水流,在空中撞击后形成渺小水滴.它可以形成加倍细微的水滴;用较小的水量和较少的能量达到比传统喷嘴幻想的雾化后果,以勤俭能源.
这种新技巧的解决计划是：由喷嘴本体.两个喷嘴和装配在两个喷嘴内孔外端的三个堵丝构成一种对喷式雾化喷嘴.两个喷嘴对称装配在喷嘴本体的同一轴线上,在相对的两个喷嘴之间的进水口之间留有间隙,两个喷嘴的内部通孔及喷嘴本体上的进水口相连通.
高速度的压力水从进水口进入内部通孔.两喷嘴口喷出的水相撞后向周围散开形成细微的水滴,呈雾化状况.进入进水口的水受压力越达,其流量越大,喷出的液体速度也大,雾化形成的直径也大,后果也好.
对喷式喷头喷出的是5~50米/秒的高速高压水流的孔出流,所以运用水力学公式进行流量盘算： Q=02024gH D πμ
式中：
0H =2φH 经由过程查液压手册的液体阻力系数28.0=ξ
个中H=60m, μ=0.86,φ=
t v v =ξ+11 则
87.0601024)103(2
3⨯⨯⨯⨯⨯⨯π⨯410-3m /s=11L/min
同时可算出出流速：由流体力学流量公式：
Q=A V
则V=A Q =s m /26)103(4
1085.12
34=⨯⨯⨯--π 在两个截面1-1和2-2运用伯努利方程式：
所以
⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=2212311A A V P ρ610⨯pa
压力损掉：局部压力损掉
沿程压力损掉：
2特别多功效喷头设计道理及盘算
根据上述理论,设计特别的多功效喷头,阀芯进水部分应尽可能地增大其过流截面积,以减小喷嘴的流淌阻力,为此把进水截面的外形设计成如图所示的用三个圆周平均散布的环行喷水槽.这种设计不单使流畅面积充分增大,并且还使构件具有较高的刚性.从而包管零件加工完后,保持精度请求.
阀芯主体部分采取特别的流线型设计.并使各部分呈圆弧曲面过渡,大大下降了流体流淌经由过程喷嘴时所产生的流组.阀芯头部做成锥度为49度的圆锥曲面与阀套的圆形喷孔相合营,具有必定的启闭特点,又能得到优越的喷射特点.如图所示.
经测量和盘算得到喷头阀芯的移动与喷嘴截流面积之间的关系（以喷口直径为4mm 的喷嘴为例）,如图所示.
喷头阀体内概况采取与阀芯流线型相匹配的圆弧过度.并在阀芯处于恰当地位使过流面有较长的近似等截面,实现流体在较长的惯性通道内曲面加快.这种构造的长处是防止了因断面忽然紧缩式扩展所产生的损掉.根据局部压力损掉盘算公式：22m v p ρ∆=ℑ
,
因为
3 离心扭转式喷头
这是一种运用环绕雾化回扭转,由离心力的感化,水被破裂成小颗粒,小颗粒由
4带针式喷头
这种喷头采取高压水流经喷孔后撞击雾化针,撞击后形成渺小雾滴.雾化喷头是由基体,喷口,和雾化针构成.雾化针在基体上部,直径约为3mm阁下,喷口直径也为3mm阁下,喷口与雾化针的距离为1mm,雾化针尾端固连在基体上,针头与雾孔同轴心.
在基体中央有一个中央孔,中央孔内雾化针的下面有保持架
第二部分产品数据治理（PDM）
一.人员模子的创建和修正
在Javelin体系中已经预先创建好了部分人员模子,体系中已经录入的用户如下表所示：
留意修正体系超等用户sa的暗码,默认状况sa,须要修正.
按下列步调进行用户的添加.脚色的添加.部分的添加.
添加用户
▪履行开端--> 程序--> 大恒--> 人员模子或从桌面上履行.
体系弹出“登录”对话框.
▪在“登录”对话框中,以超等用户“sa”登录.
体系弹出“人员模子-EmployeeAdmin”对话框.
▪选择用户,单击鼠标右键,在右键菜单中选择“新建用户”.▪在“新建用户”对话框中输入登录名.用户名及暗码.留意暗码不克不及为空.
修正用户属性
▪履行开端--> 程序--> 大恒--> 人员模子或从桌面上履行.
体系弹出“人员模子-EmployeeAdmin”对话框.
▪在用户列表区选择“teacher”,单击鼠标右键,在右键菜单中选择“属性”.
▪在“用户属性领导”对话框中修正用户“teacher”的暗码.
▪选择“用户属性领导”对话框的“工作组”子页.
▪单击<添加>按钮.
体系弹出“添加所属工作组”对话框.
▪在工作组中选择愿望添加的工作组.
▪单击<肯定>按钮.
▪返回到“用户属性对话框”,单击<肯定>按钮,完成工作组的修正.
脚色的修悛改程与工作组的修正大同小异,这里不在赘述.
添加工作组和脚色类型
添加工作组和脚色类型的进程同添加用户的进程,这里不在赘述.
二.进行体系建模
JAVELIN的WIZARD模块是全部软件的焦点模块.它借鉴了面向对象的思惟,运用这个模块的进程其实就是一个信息建模的进程.所谓信息建模,就是从实际世界中捕获并抽象出应范畴的根本构造的进程.关于信息建模,举例来解释这个概念.例如：变速箱是汽车上的一个零部件,在特定的运用范畴中,它可被算作是由箱体等零部件构成的一个聚集.而在另一个运用范畴中（从工艺的角度）,它的构成成分可所以毛坯重量.毛坯外形尺寸等.再换一个运用范畴（从临盆治理的角度）,它的构成成分可所以库存量.成本等.
当然,这里的信息建模与软件工程中面向对象的信息建模照样有所差别：一般软件工程中的信息建模是OOA（面向对象剖析）的焦点,它包含5个层次：对象-类层.属性层.办事层（也称办法层）.构造层.主题层,而WIZARD中只包含3个层次：对象-类层.属性层.构造层.
尽管如斯,JAVELIN的WIZARD模块照样供给了足够的柔性.
它可以在不更改程序的情形下就可以或许更改PDM模子的构造和属性,从而根据企业的实际情形定制出一个合适企业的运
用模子.
本例中已经创建好了工程,树立了一个典范的数据对象.下面将简略地对已有的数据对象进行编辑.
创建对象
▪双击桌面上的快捷方法.
▪以超等用户sa身份登录登录.
体系显示Wizard的工作界面,在本例中运用了南京紧缩机厂的建模对象.为差别对象的设置,鄙人面的演习中将增长归档文件夹“叉车”,当然紧缩机厂是不临盆叉车的.
▪选择工程,单击鼠标右键,在右键菜单中选择“增长类”.▪在“输入”对话框中输入类名“叉车”.
▪对象列表区中显示新增长的类“叉车”.
对象设置
在增长了类“叉车”后,下一步须要对类进行设置.在本例中,叉车将设为一归档文件夹.
▪选择新加的“叉车”,单击鼠标右键,在右键菜单中选择“修正”.
界面变成：
▪在类型中选择“档案柜”.
▪单击图标,为叉车选择18X18的BMP位图图形.
▪单击图标,保管修正内容.
属性设置
在类对象已经修正后,下一步进行类属性的添加和修正.▪在类对象列表区选择“叉车”,单击鼠标右键,在邮件菜单中选择“增长类属性”.
体系弹出“增长字段”对话框.
▪在输入字段名称中输入“名称”,单击<增长并停止>按钮.
体系显示如下：
在增长属性后,须要对属性作须要界说.
▪选择属性“CN_名称”,单击鼠标右键,在右键菜单中选择“修正”.
▪鄙人述的对话框中,选择“在树状构造中显示字段”.“症结字段”,并在大小中输入254.
▪单击图标,保管修正内容.
界面编辑
Javelin建模体系可以对每一个类树立独自的治理界面.▪选择“界面”页.
▪在右边选择“根本属性”页.
▪在空白区单击鼠标右键,在右键菜单中选择“修正用户界面”.
▪在“根本属性”对话框中可以对字段作修正,经由过程选择对象条上的按钮也可
以添加新的文字.图片等作客户化的定制.
▪定制完成后,在空白区单击鼠标右键,右键菜单中选择“更新修正成果”即可.
层次关系界说
在前面已经界说了许多对象类,每个类之间是有不合的关系的,是以须要作自力的设置.
▪选择“层次关系”属性页.
▪选择类“叉车”下的“许可参加的类”,单击鼠标右键,在右键菜单中选择“增长一个许可拔出的类”.
▪选择类“零部件”.“工程图”和“文件”.
▪选择“零部件”.“工程图”,单击鼠标右键.在右键菜单中选择“只能引用该类”.显示变成如下：
保管
在完成数据对象的各项设置后,须要对所作的内容作保管.
▪选择菜单“对象”--> “创建/更新数据库构造”.
体系弹出如下提醒：
▪单击<是(Y)>按钮,完成数据的保管.
四.体系设置
归档设置
▪启动桌面快捷方法.
▪以超等用户sa登录Javelin.
▪进入“体系治理”,选择“归档设置”.
▪在“归档设置”列表区选择“叉车”,单击鼠标右键,右键菜单中选择“修正归档设置”.
▪在“归档设置”对话框中单击<增长>按钮.
▪双击教研室1下面的用户,为便利起见,这里三个用户全体选择.
▪单击<肯定>按钮.
▪“归档设置”对话框中显示如下：
▪单击<肯定>按钮,体系显示如下图.
流程模板设置
流程模板是一个企业多年经验积聚的成果,是工作规范的成果,流程模板是企业尺度的工作流程.
▪选择“流程模板”.
在流程模板列表区可以选择阅读个中已经界说好的流程,阅读流程的属性及具体的流程节点.
新流程的界说这里不再创建,创建新流程请参看手册《Javelin项目治理操纵手册》.
修正流程
▪选择“删除--DELETE”流程,单击鼠标右键.在右键菜单中选择“修正流程”,在弹出的对话框中选择“流程图”子页.
▪在流程图中选择“审批”节点,单击鼠标右键.在右键菜单中选择“属性”.
▪在弹出的对话框中选择“履行人”子页.
▪在弹出的人员设置对话框中双击“教师”.然后单击<肯定>按钮.
▪单击<肯定>按钮.
▪单击<肯定>按钮,完成对流程节点中履行人的修正.
脚色权限设置
在人员模子中我们树立有设计.校订等多种脚色,他们在Javelin中的权限须要在体系治理中作设置.
▪在“体系治理”中选择“脚色权限”.
▪选择脚色“设计”（在人员模子中已经将所有人员参加到“设计”脚色中）.
▪单击鼠标右键,在右键菜单中选择“修正权限设置”.
▪在权限设置的对话框中选择“对类操纵的权限”,并对“叉车”选择“全体掌握”.
▪切换到“在树中添加类的权限”,对箱“叉车”下添加“零部件.工程图纸.文件”的权限全选.。