高压清洗机在近些年来的发展非常迅速，已经广泛应用于各行各业。如机械制造，铸造，油田等行业。它的原理是利用高压泵将动力源(电动机或柴油机)的机械能转换为压力能，具有高强度压力的水通过高压喷嘴的小孔，再将压力能转换为动能，从而形成高速的微细水射流，利用高压水射流的强大冲击力冲击被清洗物体，把污垢剥离、清除，以达到清洗的目的。那么，如何更加有效地利用高压水射流的能量来提高清洗效率成了一门新的课题。

 

根据伯努力方程可知，高压清洗机的总能量由位能、静压能和动压能组成。位能值由于太小可以忽略。在喷嘴出口处，由于流道无穷扩大，静压能全部转换为动压能。这时高压清洗机喷射系统总能量可由下列公式表达：

 

  公式(1)

 

公式(1)中： —高压清洗机喷射系统总能量，m；

            —车上段能量损失，m；

            —高压胶管能量损失，m；

            —喷嘴能量损失，m；

            —喷嘴出口处喷射动能，m。

 

公式(1)中  和  代替，则可以得出公式(2)：

 

  公式(2)

 

公式(2)中：ζ —喷嘴能量损失系数；

            —射流出口速度，m/s；

           g —重力加速度，m/s²。

 

经过理论分析和实验，可以得出高压清洗机能量和压力分布曲线，如下图。

 

 

一、高压清洗机能量曲线分析

 

如图可知，高压清洗机喷射系统能量组成部分如下：

 

1、包括卷筒在内的高压清洗机车上段能量损失

 

如图曲线①车上段所示，能量损失为  ，在总能量损失中占有5%左右的比例。

 

2、高压胶管段能量损失

 

如图曲线①的高压胶管段所示，能量损失为  ，该段损失是高压清洗机喷射系统中能量损失比较大的部分，有时甚至占总损失的2/3。比如用100m长、内径10mm的高压胶管，就要产生200bar的压力损失。由此看来，高压胶管的直径和长度的选用十分重要，在喷头自进力足够的情况下，选择粗一些的高压胶管，能量损失可大幅度下降。

 

例如，在清洗锅炉和热交换器时，尽可能将清洗机上的高压胶管拆下一部分，这样可大大减少高压胶管段的能量损失，并提高清洗效率。

 

3、喷嘴段能量损失

 

如图曲线①喷嘴段所示，能量损失为  。如果喷嘴结构设计合理，其能量损失占总损失的15%-20%，而如果设计不合理的喷嘴，其能量损失可达总损失的一半以上，数据相差非常大。

 

减少喷嘴能量损失可从以下几个方面着手：

 

(l)高压水从喷嘴入口处的圆锥段严格按13度设计，圆柱段长度为喷嘴直径的2.5倍。

(2)喷嘴出口处不得有倒角和圆弧，以避免射流发散，从而影响射流流束喷射质量。

(3)喷嘴孔处的水流断面变化不得过大，急流、拐弯不得过多，并且死角要圆滑过渡。

(4)内孔表面要有很高的光洁度，粗糙度应不大于1.6，有条件的按0.4设计与制造。

 

二、压力曲线分布

 

如图曲线②所示，0-4段为车上段压力降，主要由管接头和直角弯头造成。由于此段压力损失并不大，可忽略其影响。

 

曲线②的4-5段为高压胶管段，压力降最大，因此这是高压清洗机压力损失的主要部分，应从以下几方面解决：

 

(1)提高高压胶管内孔材料的光洁度，如采用聚氨醋或尼龙11等材料，可使摩擦系数减小5倍以上。

(2)尽可能采用较粗的高压胶管。

(3)工作时可去掉多余部分的高压胶管，以减少长度。

 

曲线②的5-6段为喷嘴压力降,，可用减少喷嘴能量损失的方法来减小此段压力降。

 

曲线②的“6”点为高压水的喷嘴出口点，静压为0，全部转换为动压，所以动压值越大，喷嘴出口处的流速也越大，高压清洗机的效率也越高，这是我们用各种科学分析和技术手段所要达到的目的。