射流泵噴霧藥混裝置的實(shí)驗(yàn)性能分析

周 濤

(廣西水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 廣西 南寧 530023)

射流泵噴霧藥混裝置的實(shí)驗(yàn)性能分析

周 濤

(廣西水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 廣西 南寧 530023)

面積比和嘴管距是影響射流泵藥混裝置基本性能的兩個(gè)重要結(jié)構(gòu)參數(shù)，通過實(shí)驗(yàn)測定了不同面積比和不同嘴管距的射流泵藥混裝置的吸藥量和壓強(qiáng)比。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制了吸藥量QS和出口壓強(qiáng)Pc以及壓強(qiáng)比h和藥混比q的關(guān)系曲線，分析了最佳面積比和最佳嘴管距的關(guān)系及數(shù)值范圍，可為射流泵藥混裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。

射流泵藥混裝置；面積比；嘴管距；實(shí)驗(yàn)性能

射流泵噴霧藥混裝置是利用高速流體為動(dòng)力來傳遞能量的一種流體混合設(shè)備。這種藥混裝置克服了傳統(tǒng)預(yù)混式噴霧裝置的不安全性、隨意性以及農(nóng)藥殘留等問題，它在使用時(shí)能達(dá)到藥水分離，避免了使用者和農(nóng)藥的直接接觸，具有安全性高、成本低、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)，在噴霧藥混技術(shù)改革中被廣泛關(guān)注[1]。但這種藥混裝置混合管內(nèi)能量損失大、效率低，以致影響了該噴霧藥混裝置的推廣。因此，合理設(shè)計(jì)藥混裝置的結(jié)構(gòu)是提高射流泵效率的關(guān)鍵[2]。面積比和嘴管距是射流泵藥混裝置的兩個(gè)重要結(jié)構(gòu)參數(shù)[3]，面積比直接影響著嘴管距，嘴管距過大或過小都會(huì)影響藥混裝置的基本性能[3]。本文通過實(shí)驗(yàn)分析了面積比和嘴管距對(duì)射流泵藥混裝置性能的影響，并初步確定了最佳面積比和最佳嘴管距的范圍[4]，避免了設(shè)計(jì)過程的隨意性。

1 實(shí)驗(yàn)裝置的組成

如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置由電動(dòng)機(jī)、三缸柱塞泵、射流泵噴霧藥混裝置、壓力表、真空表、調(diào)節(jié)閥及管路連接組成。噴霧藥混裝置進(jìn)出口壓強(qiáng)P0、Pc用壓力表測量；被抽送的藥液壓強(qiáng)PS用真空表測量；被吸藥液的質(zhì)量MS用荷重傳感器測量；混合液的質(zhì)量Mc用拉壓傳感器測量，則高壓水流的質(zhì)量為Mc-MS。經(jīng)過水泵加壓的高壓水流由噴嘴噴出，在藥混裝置的吸入室形成真空，藥液在大氣壓強(qiáng)下與高壓水流混合并均勻排出，通過調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)混合液的混合濃度[5-6]。

2 實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)依據(jù)

面積比是射流泵藥混裝置的基本參數(shù)之一，面積比取決于噴嘴的出口直徑和擴(kuò)散段的進(jìn)口直徑，噴嘴的出口直徑和高壓水流流量有直接的關(guān)系。在射流泵噴霧藥混裝置的設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際流量確定噴嘴的出口直徑，再以射流泵裝置曲線方程初步估計(jì)理論最佳面積比范圍，然后由理論最佳面積比初步選擇擴(kuò)散段入口直徑的范圍，本次實(shí)驗(yàn)理論最佳面積比范圍初步取m=1.0～3.0[7]。嘴管距是射流泵藥混裝置的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)，嘴管距和面積比有關(guān)，因此射流泵噴霧藥混裝置設(shè)計(jì)過程中應(yīng)先確定面積比，再確定嘴管距。

1-調(diào)速器 2-調(diào)壓閥 3-噴霧藥混裝置 4-壓力表 5-截止閥 6-混合液桶 7-拉壓傳感器 8-動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀 9-數(shù)字萬用表

10-負(fù)荷傳感器 11-真空表 12-三缸泵 13-電動(dòng)機(jī)

圖1 射流泵噴霧藥混裝置的試驗(yàn)示意圖

3 實(shí)驗(yàn)方案的確定

本次實(shí)驗(yàn)高壓水流的壓強(qiáng)P0=2.0 MPa，工作噴嘴出口直徑d1分別為2.0 mm、2.5 mm、3.0 mm、3.5 mm，擴(kuò)散管入口直徑d2分別為4.0 mm、4.5 mm、5.0 mm、5.5 mm。面積比由擴(kuò)散管直徑和噴嘴直徑比確定，實(shí)驗(yàn)組合如表1所示。嘴管距S分別取1.5 mm、2.5 mm、3.5 mm、4.5 mm四個(gè)不同的取值，由表1知共有16種面積比組合[8]，從中選擇四種有代表性的面積比進(jìn)行試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)組合和編號(hào)如表2所示。

表1 不同直徑噴嘴及擴(kuò)散管的面積比組合

表2 不同面積比與嘴管距的實(shí)驗(yàn)組合

4 實(shí)驗(yàn)方法和結(jié)果

根據(jù)表2選好藥混裝置的直徑組合，通過調(diào)節(jié)閥，使噴嘴進(jìn)口高壓水流的壓強(qiáng)P0=2.0 MPa，然后保持調(diào)壓閥狀態(tài)不變。調(diào)節(jié)混合流出口管道上截止閥，使混合流壓強(qiáng)Pc每上升0.1 MPa，記下吸入口流量、出口流量和真空表的讀數(shù)，直到不能吸藥為止。接下來調(diào)節(jié)嘴管距S重復(fù)實(shí)驗(yàn)并記錄[9-10]，將各次實(shí)驗(yàn)記錄整理繪制得到：不同嘴管距的吸入口流量與出口壓強(qiáng)關(guān)系曲線、壓強(qiáng)比與藥混比關(guān)系曲線，分別如圖2和圖3所示。

圖2 不同嘴管距的QS-Pc關(guān)系曲線

5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

選擇最佳面積比m和嘴管距S時(shí),當(dāng)工作體流量確定，在面積比一定時(shí)，作不同S值的QS與Pc曲線，在相同Pc條件下優(yōu)選吸藥量QS高的值;當(dāng)工作體流量確定，在面積比一定時(shí)，作不同S值的h與q曲線，在相同q條件下優(yōu)選壓強(qiáng)比高的值[11]。

(1) 由圖2所示的QS-Pc曲線分布可以看出：農(nóng)藥的吸入量QS和擴(kuò)散管出口的壓強(qiáng)Pc大致呈線性變化，但當(dāng)Pc小于某一數(shù)值時(shí)，農(nóng)藥的吸藥量QS并不隨擴(kuò)散管的壓強(qiáng)Pc變化而變化。

(2) 由圖3所示的h-q曲線可知，當(dāng)藥混裝置的壓強(qiáng)比h小于某一數(shù)值時(shí)，混藥比q基本保持不變。

(3) 在圖2所示的QS-Pc曲線中，面積比m=1.33時(shí),吸入口流量QS最高值最小，在圖3的h-q曲線中，面積比m=2.75時(shí)，出口壓強(qiáng)比最高值較低。因此該射流泵藥混裝置的最佳面積比應(yīng)介于1.66～2.25之間，在這個(gè)范圍壓強(qiáng)比和混藥比都較好。

(4) 由圖2和圖3還可以看出，各種面積比下嘴管距S=1.5 mm時(shí)的吸藥量和壓強(qiáng)比性能較差；在S=2.5 mm、3.5 mm、4.5 mm時(shí)，吸藥量和壓強(qiáng)比的性能差異較小。但在最佳面積比1.66～2.25之間，最佳嘴管距S應(yīng)在2.5 mm～3.5 mm之間。因此，射流泵藥混裝置的嘴管距S和其面積比有關(guān)，當(dāng)面積比確定了才能比較嘴管距的性能。

圖3 不同嘴管距的h-q關(guān)系曲線

6 結(jié) 論

實(shí)驗(yàn)分析是確定射流泵藥混裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)的一個(gè)重要手段，通過本次實(shí)驗(yàn)初步確定了嘴管距對(duì)射流泵藥混裝置基本性能的影響，驗(yàn)證了射流泵藥混裝置的最佳嘴管距和最佳面積比有關(guān)，只有確定了最佳面積比才能確定最佳嘴管距。通過多組實(shí)驗(yàn)分析的結(jié)果表明：最佳面積比應(yīng)該在1.66～2.25之間，對(duì)應(yīng)的最佳嘴管距S應(yīng)介于2.5 mm～3.5 mm。

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Experimental study on the Jet Mixing Apparatus for Spay

ZHOU Tao

(CuangxiVocationalCollegeofWaterResourcesandElectricPower,Nanning,Guangxi530023,China)

Area ratio and nozzle-tube distance are two important structure parameters affecting the basic performance of the jet mixing apparatus for spray. This paper determined the different nozzle-tube distance of jet pump suction and the pressure ratio of the mixed mechanism based on the experimental apparatus under different area ratio. Based on the experiment data, the relation between absorption quantityQS, outlet pressurePc, medicine mixing ratioq, pressure ratiohwas acquired. The experiment demonstrates the relation and numerical range between the best area ratio and the best nozzle-tube distance, which could provide theory basis for jet mixing apparatus structure design.

jet mixing apparatus for spray; area ratio; nozzle-tube distance; experiment performance

10.3969/j.issn.1672-1144.2017.03.044

2017-02-01

2017-03-02

周 濤(1977—)，男，廣西桂林人，講師，主要從事水利水電動(dòng)力工程方面的工作。E-mail:mylxalt@126.com

S491

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1672—1144(2017)03—0214—04