PDF《摇臂式喷头喷嘴结构改进及水力性能试验研究》

488 式喷头喷嘴结构的改进研究还需进一步完善. 综上所述,本文以目前工程中应用较广的 8034D 摇臂式喷头为研究对象,对其主、副喷嘴结构 进行优化改进,并研究喷嘴结构改进后对喷头流量、径向水量分布和组合喷灌均匀度的影响,从而 提出改善喷头水力性能的优化方案,以期为摇臂式喷头的优化运行管理提供参考.

2 喷嘴结构设计与改进 2.1 主喷嘴结构改进 本文选取的 8034D 摇臂式喷头是用高强度铜合金制造,喷头安装双喷嘴,主 喷嘴仰角为 27°,副喷嘴为 25°,如图

1 所示.其主喷嘴为圆锥形结构 (图2) ,其中 D1 为进口直径,D2 为出口直径,L 为圆柱段长度,θ为内腔锥度角,α为扩散段倒角.喷头出厂时主喷嘴 D1 为9.3 mm, D2 为4.4 mm,L 为4.9 mm,θ为54°,α为30°. 图18034D 摇臂式喷头 图2原主喷嘴内部结构 图3主喷嘴结构改进方案 关于主喷嘴结构的改进主要是对其圆柱段长度和内腔锥度角两因素的改进,其目的是为了探讨 这两个因素对喷头水力性能的影响.在主喷嘴结构改进方案中,将圆柱段长度 L 设计为

1、3 和5mm 三个水平,内腔锥度角θ设计为 42°、48°、54°和60°四个水平,其设计改变的依据是在原主喷嘴结构 参数的基础上进行上下取值的结果.其他参数与原主喷嘴相同,共加工

12 个主喷嘴,如图

3 所示. 为了叙述方便,将L为1mm、θ为42°的主喷嘴表示为

1 mm#42°,以此类推. 2.2 副喷嘴结构改进 8034D 摇臂式喷头出厂时副喷嘴结构如图

4 所示,其出口直径为 2.4 mm,内部 为圆锥形结构,出口处为偏心扩散段,且在喷嘴侧面有斜切口,加工较麻烦.为此,本文设计出比 原副喷嘴结构更为简单且方便加工的异形副喷嘴方案,其内部为圆筒形结构,在喷嘴侧面加设直切 口,如图

5 所示.改进后的副喷嘴进口直径为 6.5 mm,与出厂副喷嘴相同,出口中心圆直径 d

2、矩形 宽度 b 和切口长度 S 分别选取 1.

8、0.8 和3.0 mm. D

1 D

2 θ α L ― ―

489 3 试验方法 3.1 试验装置 本文在

250、300 和350 kPa

3 种工作压力下分别对不同主、副喷嘴结构组合时的喷头 进行喷灌水量分布试验.试验在中国农业大学水利与土木工程学院喷头水力性能自动测试系统上完 成.试验参照标准 GB/T 50085-2007 [20] .自动测试系统由雨量筒、挡水罩、试验控制柜、回水槽、喷 头安装竖管和供水系统等

6 部分组成,如图

6 所示,其工作原理是通过沿射流方向以 0.5 m 等间距布 置的雨量筒收集喷头喷洒出的水量并转换成喷灌强度,从而获得喷头的径向水量分布数据.其中雨 量筒形状为红酒杯状,其承水口直径为

150 mm,高度为 0.43 m,雨量筒上边缘与喷嘴的垂直距离为 1.0 m.雨量筒收集的喷水量由其下方的 BK-3A 型称重传感器 (精度为 0.6 g) 自动采集,喷头工作压力 采用 0.4 级精密压力表监测,喷头流量采用 LDTH 型电磁流量计 (精度为 0.2%) 测得.每组水量分布试 验重复

3 次,每次测试时间为

1 h. 图48034D 摇臂式喷头原副喷嘴 图5副喷嘴结构改进方案 图6喷头水力性能自动测试系统 雨量筒 挡水罩 喷头安装竖管 回水槽 3.2 喷灌均匀系数计算 采用克里斯琴森均匀系数 CU 作为评价喷灌均匀性的标准 [20] ,其计算公式为 CU = é ? ê ê ê ê ê ê ù ? ú ú ú ú ú ú

1 - ? i =

1 n | |h ˉ - hi ? i =

1 n hi * 100% (1) 式中:CU 为克里斯琴森均匀系数;