掺气摇臂喷头的设计及试验研究

发布时间：2020-06-08 07:03

【摘要】：掺气摇臂喷灌喷头的研制受国家自然科学基金项目“基于掺气方法的低压水射流分散特性研究”(项目编号:51379090)的资助。掺气摇臂喷头是一种气液两相射流的新型多功能应用设备。其不仅可以通过自吸式吸入气体、液体实现多功能应用和改善水力性能,而且结构简单、制造方便,适应喷头向多功能及节能方向发展的趋势。针对摇臂式喷头低压时存在水射流末端水量过分集中的问题,本文主要从20PY_2和30PY_2掺气摇臂喷头的设计出发,研究了掺气结构对该喷头的抽气、抽液性能的影响及掺气量对水力性能的改善状况,通过高速摄影试验验证了摇臂喷头掺气后水射流的变化情况,并对该喷头进行组合喷灌试验,检验掺气后的喷灌改善效果。研究的主要结论如下:(1)在摇臂喷头结构基础上,创新设计了掺气结构,同流量情况下,形成自吸形式的气液两相射流。参考《旋转式喷头》国家标准,与摇臂喷头喷灌效果相比,两种型号掺气摇臂喷头低压起始工作压力均可以降低100kPa。(2)掺气摇臂喷头的掺气管内径、掺气管伸缩距离以及喷嘴锥角为影响抽吸性能和水力性能的因素。堵住副喷嘴,该喷头推荐的试验结构如下:喷嘴锥角38°,掺气管伸缩距离为2mm,掺气管内径为4mm(30PY_2)、2mm(20PY_2)。同工况下,掺气时,该喷头的射程与摇臂喷头的相近;掺液时,该喷头射程比其摇臂喷头短约1m。工作压力增大时,该喷头吸气、吸液量增加但增量降低,且液气比和液液比呈下降趋势;该喷头掺气、掺液可以有效改善水量分布效果,降低射流末端水量集中的情况,且掺气量越多,效果越明显;模拟组合喷灌试验时,20PY掺气摇臂喷头掺液时效果最好,1.2倍组合间距最佳,喷灌均匀系数平均值为80%。(3)采用高速摄影法和图像处理的方法研究20PY_2掺气摇臂喷头气液两相射流初始段,观测到喷嘴出口气相呈连续性脉动形式,200kPa和300kPa工作水压力下脉动频率分别约73Hz和140Hz,频率随工作水压力升高而增大。获得不同工作压力下,射流破碎长度与射流的射程之间的拟合经验式,经验式用于对比分析气液两相射流的特征长度值。(4)低压田间组合喷灌试验条件下,风速为1m/s时,20PY_2掺气摇臂喷头的蒸发漂移量约在5%左右;该喷头的平均喷灌强度模拟值与试验值偏差基本保持在5%-9%间;该喷头喷灌均匀系数平均值在80%左右,高于摇臂喷头;结合工作压力和组合间距对喷灌均匀性的影响,通过数据分析CU值与DU_(lq)、DU_(hq)、DU_(lh)和DU_(hh)关系及喷灌强度试验值模拟图对比,印证了低压下,该喷头最佳工作压力为300kPa,最佳组合间距为1.1R。
【图文】：

结构图,喷头结构,摇臂,喷头

臂喷头的结构、原理2系列摇臂喷头的结构 PY2系列摇臂喷头指的是所有 PY 型号带有副喷嘴的摇臂喷头。按分类，PY2系列摇臂喷头有单喷嘴、双向双嘴、单相双嘴和三嘴等型形式来分类，PY2系列摇臂喷头有带换向机构的扇形喷洒和无换向洒两种型式。无论按照 PY2系列摇臂喷头的哪种形式来分类，其机旋转密封机构、驱动机构、换向机构四个主要部分组成。如图 2.1 为喷头结构的结构图，1-空心轴套；2-空心轴；3-减磨密封圈；4-限位簧；6-弹簧罩；7-底座；8-换向器；9-反转钩；10-摇臂；11-摇臂轴弹簧座；13-摇臂轴下衬套；14-调位螺钉；15-摇臂轴；16-摇臂弹簧；8-稳流器；19-打击块；20-喷嘴；21-副喷嘴。

断面形状,旋转密封,端面密封,机构

尺寸、断面形状和表面粗糙层度等，这水力性能。列摇臂喷头正常旋转工作，能绕竖管转需要旋转密封机构。目前，PY2系列摇端面密封和径向密封。PY2系列摇臂喷2.2 所示，1-减磨密封圈；2-空心轴；3-密封圈；7-喷体；8-O 型密封圈；9-喷作时，，需要靠水流的作用力，使空心轴工作时，需要由防砂弹簧涨紧，使水流产生外漏的问题，起到密封的作用。由磨的摩擦系数相对较小，从而能够减少
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S277.94

【参考文献】