喷射器不同管长设计

张金泉 张义 牛鹏宇

摘 要：喷射器是以小型汽油机和同轴高速离心风机为动力源，产生低压气动力喷射粉末的装置。利用实验测量与经验公式预测相结合的方法，对喷射管不同管长改变时的喷射性能进行分析研究，结果表明：渐缩型喷射管管长的变化对喷射器喷射性能影响很小，在本文动力源给定的前提下，管长在1290mm时相对较好。

关键词：喷射器；管长；实验研究

1 管型设计

喷射管管型见图1

图1 渐缩型喷射管示意图

气流入口直径D=104mm、粉颗粒入口直径dr=26mm、出口直径为d2=64mm，本文随机选择喷射管长度为1090mm、1290mm、1490mm进行研究。

2 实验模型建立

2.1 实验工作系统

图2 实验工作系统图

如图2所示，工作系统主要由低压喷射器、风速仪组成。气粉流速度由风速仪直接测量，为气粉流整体射流研究提供依据。

2.2 实验流程

调试实验平台。对喷射器样机进行调试，检查各部件、管路，保证其正常工作。分别更换不同管长的喷射管，观察不同管长喷射管喷射时的气粉流扩散角和速度变化趋势，对远程流场利用风速仪直接测量。根据实验结果验证不同管长渐缩型喷射管的喷射性能。

（a）1090mm管长喷射扩散角 （b）1290mm管长喷射扩散角

（c）1490mm管长喷射扩散角

图3 不同管长喷射管扩散角

3 结果分析

3.1 扩散角对比分析

将两种不同管型扩散角进行测量后，绘制表1。

表1 不同管长扩散角

1090 1290 1490

实验值（°） 19.15 19.28 19.19

由表1可知，三种不同管长喷射管的喷射扩散角很接近。

3.2 近口流场速度分析

近口流场速度以中心射流轴线速度的研究最有价值。利用高速摄影机采集图像进行分析，得到如表2所示的速度数据。

表2 近口流场速度数据

0.5 1.0 1.5 2.0

1090mm管长喷射速度（m/s） 64.7 48.5 33.1 31.2

1290mm管长喷射速度（m/s） 72.0 54.3 37.5 32.5

1490mm管长喷射速度（m/s） 69.1 48.2 40.9 32.7

将表2数据绘制成图4。

（a） 1090mm管长近口流场速度 （b） 1290mm管长近口流场速度

（c） 1490mm管长近口流场速度

图4不同管长喷射管近口流场中心射流轴线速度

由图4可知，从近口流场速度分析，渐缩型喷射管的速度值高于渐缩直管型喷射管。

3.3 远程流场速度分析

利用风速仪测量不同管长的喷射速度，以每5m为一个测量点，对25m以内的距離进行测量。速度数据见表3。

表3 近口流场速度数据

5 10 15 20

1090mm管长喷射速度（m/s） 15.1 3.7 2.0 1.8

1290mm管长喷射速度（m/s） 15.9 3.8 2.5 2.1

1490mm管长喷射速度（m/s） 17.1 4.0 2.5 2.0

由近口流场速度和远程流场速度分析可知，管长为1290mm和1490mm时，在远程流场20m处的速度很接近，说明这两种管长的喷射管喷射性能均较好，只是管长为1290mm时喷射距离更远。

（a）1090mm管长远程流场速度 （c）1290mm管长远程流场速度

（e）1490mm管长远程流场速度

图5不同管长喷射管远程流场中心射流轴线速度

4 结语

喷射器的喷射管管长发生变化时对喷射射程影响很小，在研究喷射管喷射性能时，几乎可以忽略管长因素的影响。在动力源给定的前提下，渐缩型喷射管的管长在1290mm时，喷射性能相对较好。

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