混凝土射流泵装置的理论设计下料机

混凝土射流泵装置的理论设计

混凝土射流泵装置的理论设计 2011年12月09日 来源： 1　前言　　射流泵是利用射流紊动扩散作用，来传递能量和质量的流体机械。如图1所示，有压流体通过喷嘴射出，在喷嘴口与周围被吸流体发生动量交换，这两股流体在喉管内混合，并且速度渐趋一致，最后混合流体沿排出口输送出去。图1　射流泵工作原理　　近年来，在隧道、矿山、大型峒室及铁道护坡、钢筋混凝土建筑施工中都大量使用混凝土喷射机，这种喷射机存在着许多缺点，因此迫切需要设计开发一种新的混凝土输送设备。笔者设想把射流泵应用于混凝土输送中，即混凝土射流泵。这种泵是利用流体来传递能量和质量，本身没有运动部件，结构简单，制造成本低，工作可靠，安装维修方便。2　混凝土射流泵理论设计 2.1　混凝土射流泵的组成　　混凝土射流泵由电机、高压泵、喷嘴、混合腔、混凝土进料装置、混凝土输送管组成，如图2所示。由于高压水通过喷嘴射出，在喷嘴口与被吸混凝土发生动量交换，使其在喉管内混合，并且速度渐趋一致，这样混凝土沿排出口输送出去。图2　混凝土射流泵示意图 2.2　喷嘴的设计　　(1)喷嘴设计原理　　喷嘴是流体射流的发生元件。它不但把静压能转换为动压，而且保证射流具有良好的流动特性和动力性能。为了设计喷嘴内壁面形状和尺寸，必须求出内部流动微分方程的数值解，以便求出喷嘴的几何参数。因此，应先分析普遍应用的收敛型喷嘴的内部流动。总的看来，喷嘴内部流动由两部分组成：一是流动速度大而横向速度梯度和紊流度都较小的核心区，通常近似地看作势流核心区；另一部分则是流速小而横向速度大的边界层。由于描述这两部分流动的微分方程不同，必须列出方程组，并求出它们的数值解。　　(2)喷嘴理论分析　　喷嘴内核心区流动可按轴对称平面势流处理。根据流函数φ(x,r)定义可写出核心区流体的轴向速度ux及径向速度ur：ux=φ／r　　(1)ur=φ／x　　(2)　　连续方程即下列的Laplace方程：　　(3)式中　ux——x轴向分速度　　　ur——r径向分速度　　根据预先给出的喷嘴内壁几何条件，可用有限差分法求解式(3)［2］。　　采用下列诸方程分析喷嘴内部的边界层，即连续方程、动量方程和输运方程分别为：　　(4)　　(5)　　(6)式中　H——形状因子　　　R——喷嘴半径，R=R(x)　　　v——喷嘴核心区的轴向速度　　　η——轴对称平均形状因子　　　θ——边界层动量厚度　　　ψ——输运参量　　　Cf——壁面摩擦系数　　喷嘴内部势流核与边界层的诸方程分别求解，再通过两者结合边界上的速度匹配，得出一个完整的喷嘴内部流动特性［1～3］。　　另外，根据上述诸方程，可以推出喷嘴流量系数的理论公式。对于出口圆柱段的喷嘴，流量系数φ1为：提眉切口的红色标记多长时间才能消失

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