高压清洗机喷嘴直径对射流收缩的影响

设计合理的一台高压清洗机，高压泵所发送出来的高压水应当完全从喷嘴里喷出来，形成高压水射流对清洗靶物进行清洗或破碎工作。如果喷嘴设计不合理，就会造成相当大的水流在喷射系统中溢流回水箱，这就造成了很大能量的浪费。如果假定没有溢流损失，那么在喷嘴出口处，由于水射流通过喷嘴出口处产生自然收缩，致使高压泵流量不能完全从喷嘴流出所造成的能量损失，我们称之为水射流收缩损失，下面主要说一下高压清洗机喷嘴直径对射流收缩的影响。
 
高压清洗机喷嘴直径对射流收缩的影响：

喷嘴的基本形状如上图，它由圆锥段 A 和圆柱段 B 组成。高压水流经由圆锥段 A 进入圆柱段 B 之后获得很高的加速度。出口处由于射流产生折射，其面积也由  变成小于 F₀ 的 F₁ ，即射流不能按照理论上计算的流量排出。故在喷嘴前后出现了能量损失或效率问题。

通常我们将喷嘴效率 η 值用喷嘴输出能量 T_c 与输入能量 T_r 的比值来表示，请见公式(1)：

 (1)

式(1)可以改写成：

  (2)

式(2)中，m_s —水射流的质量流量，kg/s；
         V₀ —水射流出口速度，m/s；
         P₀ —喷嘴出口压力，MPa；
         Q₀ —喷嘴出口容积流量，m³/s。

将(2)式简化后可得(3)式：

 (3)

式(3)中，K —液体特征常数；
        α —流量收缩系数；
         μ —射流速度系数。

流量收缩系数可由(4)式表示：

 (4) 由上图可见，随着喷嘴直径的增加，收缩系数开始呈下降趋势，但当喷嘴直径达到0.4 mm以后，α 值下降趋于平缓，当 α 值达到0.5 mm以后 α 值几乎不再下降。即喷嘴直径越大，收缩系数下降越微小，甚至可以忽略不计。