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在高压水射流清洗中，喷嘴的作用是将高压力低流速的水转化为低压力高流速的射流。喷嘴的性能将直接影响射流水力性能和工件的清洗质量，所以在设计制造高压清洗机中，正确、合理地选择喷嘴的类型及确定喷嘴的结构参数，是一个****其关键的问题。

一般在高压清洗机设计中，首先根据类比或试验方法确定系统的压力和流量，随后便可按照估算法对清洗机喷嘴参数进行计算。

高压清洗机喷嘴参数选择方法—估算法：

这种方法主要由流量连续性方程和能量守恒方程来确定喷嘴截面积：

Q*常数 [不考虑泵到喷嘴的流量损失] 公式(1)

公式(1)中：Q —柱塞泵流量，m3/s；

          A —喷嘴截面积，㎡；

          V —喷嘴处流速，m/s。

流量连续性方程 公式(2)

公式(2)中：喷嘴上游某断面的压力 —喷嘴上游某断面的压力，Pa；

          喷嘴出口处压力 —喷嘴出口处压力，Pa；

          喷嘴上游某断面的流速 —喷嘴上游某断面的流速，m/s；

          喷嘴出口处流速 —喷嘴出口处流速，m/s；

         喷嘴上游的某断面到喷嘴出口处的压力损失 —喷嘴上游的某断面到喷嘴出口处的压力损失，Pa；

         r —清洗液重度，N/m3；

         g —重力加速度，取g＝9.81m/s2。

取柱塞泵出口和喷嘴出口两断面，则喷嘴上游某断面的流速＝0，喷嘴上游某断面的压力＝高压清洗机的工作压力，喷嘴出口处流速＝V，喷嘴出口处压力＝0；即可得出：

高压清洗机的工作压力表达式 公式(3)

喷嘴截面积计算公式 公式(4)

将公式(4)代入公式(1)，便可确定喷嘴截面积。

公式(4)中：高压清洗机的工作压力 —高压清洗机的工作压力，Pa；

          高压清洗机的压力损失 —高压清洗机的压力损失，Pa。

为简化起见，我们假定不考虑压力损失，公式(4)便简化为：

喷嘴截面积简化公式 公式(5)

公式(5)中：K —清洗液性质有关的系数，对于清水，K＝22.36N/(m/s)。

举例说明：高压清洗机的工作压力 高压清洗机的工作压力 ＝ 7MPa，流量 Q ＝ 0.55m3/h，工作介质为清水。则与其匹配的喷枪喷嘴截面积应为 A ＝ 1.291mm2。若喷嘴出口为圆截面，则其出口直径 d ＝ 1.28mm。

油管清洗*高压水射流旋转喷头主要用于对油田油水井中使用的油管实施清洗作业。我们以高压清洗机的压力和流量作为主要参数，对旋转喷头外形尺寸及当量喷嘴直径参数进行了如下计算：

一、外形尺寸

水射流对靶件的冲蚀存在一个喷距，达到此喷距时射流将表现出的*力。小于此喷距时，射流*力会稍有降低；而大于此喷距时，*力则会迅速下降。

喷头用于清洗油管内壁，因此要求其尺寸与油管相配合。常见的油管内径为62mm，但受污染结垢后内径将减小。所以应视垢层情况确定喷头外径，以保证具有较好的清洗效果，同时喷头不会因接触垢层等原因而意外停转。我公司设计的喷头外径为50mm。

二、当量喷嘴直径

喷嘴是将水压能****终转化为有效射流动能的装置，喷嘴结构的优劣对清洗效果有重大影响。我公司设计的旋转喷头采用嵌入式圆形喷嘴。喷嘴当量直径由以下经验公式确定：

旋转喷头喷嘴当量直径表达式 公式(1)

公式(1)中：喷嘴当量直径 —喷嘴当量直径，cm；

           清洗介质密度 —清洗介质密度，g/cm3；

            Q —流量，L/min；

           喷嘴压力降 —喷嘴压力降，MPa；

            C —喷嘴流量系数，与喷嘴结构有关，其值小于1。

所谓当量喷嘴直径，是根据流体连续性定理，将喷头上所有喷嘴综合考虑为单一喷嘴时的喷嘴直径。其计算公式如下：

旋转喷头喷嘴当量直径计算公式 公式(2)

公式(2)中：各个喷嘴的直径 —各个喷嘴的直径，mm。

不同的垢层对油管内壁的附着力不同，作业时需要根据现场实际情况选择合适的清洗压力。一般而言，对于油井油管，内壁的垢物主要是粘结蜡质、矿化物和油污，清洗时压力可选为70MPa；而对于内壁附着坚硬水泥层的油管，清洗时需将压力****到100MPa左右，并更换特殊喷头。北京德高洁清洁设备有限公司针对不同的工况给出了多种当量直径的喷嘴，可以方便地选用。

高压清洗机在应用过程中，经常需要根据实际情况来调整工作压力。根据公式N = 16.7PQ/1000可以得知，高压清洗机的能量损失与压力成正比。所以高压清洗机的压力损失主要可以按三方面来研究，它们分别是高压清洗机车上段压力损失、高压胶管段压力损失及喷嘴段压力损失。本文主要介绍高压清洗机压力损失之喷嘴段压力损失。

高压水在喷嘴中流动造成的压力损失是非常大的，如果喷嘴的形状及内孔结构设计的不好，压力损失可占高压清洗机总压力损失的60%。

喷嘴前的水流压力可用测压仪测量出来，喷嘴后的水射流压力可用以下公式计算出来：

喷嘴出口动压 高压清洗机喷嘴出口动压 为：

高压清洗机喷嘴出口动压计算公式  公式(1)

从公式(1)得知：高压清洗机喷嘴出口速度 —喷嘴出口速度，m/s；

              水的密度 —水的密度，kg/m3；

喷嘴压力损失主要是高压水在喷嘴中局部压力集中及动压突然变化引起的。具体原因如下：

1、高压水在喷嘴入口处的压力损失；

2、喷嘴中流道断面较大变化造成的压力损失；

3、喷嘴中水流方向突然改变造成的压力损失；

4、单股水流变成多股水流形成分支造成的压力损失；

5、高压水流出喷嘴形成高压水射流造成的出口压力损失。

这种孔道急剧变向、转折及分岔。在喷嘴中流体突然加速和减速，水流形成转折流、反向流、分流，于是产生了环流、涡流、收缩流和断流，从而****大地影响了后续水流的正常进入，以至于构成局部压力损失。

综上所述，我们可以看出喷嘴段压力损失是占高压清洗机总压力损失比例大的，而减少喷嘴压力损失，只有通过喷嘴内部结构的正确设计和准确制作才能达到目的。