消防水槍噴嘴結(jié)構(gòu)對(duì)出口流速的影響

1、消防水泡噴嘴結(jié)構(gòu)對(duì)出口流速的影響組員：陳猛、田歡、聶成強(qiáng)冶金試2012-011消防水炮噴嘴結(jié)構(gòu)對(duì)消防水炮的出口流態(tài)有著決定性的影響。水炮噴嘴直流射流和噴霧射流之間的轉(zhuǎn)換依賴于噴嘴出口的直線段長度；水炮噴嘴口圓環(huán)面積直接影響噴嘴的出口速度；而在一定的壓力條件下，水炮噴嘴開度與圓柱彈簧剛度則有著密切關(guān)系。炮頭噴嘴結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)所需要考慮的主要參數(shù)如圖8所示。主要包括：噴嘴芯座直徑D0、喉管直徑D1、噴嘴開度D2、喉管長度L1、直線段長度L2、噴嘴芯厚度L3、收口角1及噴霧角22從圖中可以分析，噴嘴出口面積直接影響消防水炮的噴射流量。消防水炮的結(jié)構(gòu)參數(shù)確定時(shí)，噴嘴出口面積越大，消防水炮的流量也越大。在一

2、定時(shí)間內(nèi)，流量取決于流速。通過伯努利方程可推導(dǎo)出水炮噴嘴出口速度： 近似為水平流動(dòng)： 水為不可壓縮流體： 整理上面各式得： 3式中A1為進(jìn)口面積；A2為出口面積；P1為進(jìn)口壓力，P2為出口壓力；hw為消防水炮炮身阻力損失；包括直管阻尼損失和彎管阻力損失；當(dāng)A2變大時(shí)，V2將有所變大。但因直流時(shí)水流通過噴嘴出口成環(huán)形水幕狀，且在其噴出過程中會(huì)與出口直線處的管壁發(fā)生碰撞，水幕撞擊管壁方向改變時(shí)將損失機(jī)械能，因此當(dāng)水幕厚度增加時(shí)，其損失的機(jī)械能急劇增大。因此，對(duì)于一定流量的消防水炮，總有合適的開口面積與之相對(duì)應(yīng)，使得能量損失最小。4噴嘴喉管結(jié)構(gòu)參數(shù)主要指的是喉管的直徑D1、喉管長度L1。喉管處的直徑

3、越小，在喉管處所具有的動(dòng)能越大，水流到達(dá)噴嘴處速度會(huì)提高。然而喉管直徑若太小，其通流能力有限，則會(huì)使得水流通過喉管時(shí)流速過高，所造成的壓力損失則會(huì)變得很大。從上式可以看出，壓力損失hw過高，會(huì)使得出口速度過低而影響消防水炮射程。因此，通過喉管處的壓力損失hf可由下式公式計(jì)算： 消防水炮的喉管直徑為D1，喉管長為L1，代入上式整理得： 5由上式可以看出，喉管直徑D1過小時(shí)，造成的壓力損失會(huì)非常大，將會(huì)嚴(yán)重影響消防水炮射程。另外，當(dāng)喉管部位壓力損失過大時(shí)，既使噴嘴圓環(huán)面積變大，炮頭出口速度增大也不明顯。當(dāng)水流經(jīng)喉管部位的收斂處時(shí)，水流在收縮的流道內(nèi)壓力能逐步轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，喉管直徑D2越小，水流流速變化的越慢，壓力損失和湍流程度將會(huì)越低。經(jīng)過喉管擴(kuò)張，水流呈不規(guī)則的流動(dòng)，為穩(wěn)定流體，可以增大喉管長度L1。6L1越大，到達(dá)噴嘴處的流體將有更長的距離緩沖，但從消防水炮炮身結(jié)構(gòu)上考慮，為使得消防水炮炮頭更加緊湊，希望尺寸越小越好。因此， 喉管直徑D2越大，L