弹尾形稳流器对摇臂式喷头内流道水力性能影响

　　引言

　　目前,国内外应用最广泛、最具有代表性的旋转式喷头是摇臂式喷头[1]。有压水流通过弯头时,水流连续性遭到破坏,产生涡流和横向环流,直接影响喷头的喷洒性能。因此,中、高压旋转式喷头为降低喷头内流道水流的雷诺数和湍流程度,减少局部水头损失而在喷管中安置稳流器。合理选择稳流器的结构形式和安装位置是提高喷头射程、改善喷头水量分布的关键因素[2]。相关学者曾对华北PY50型摇臂式喷头安装7种结构的稳流器时的射程和喷洒均匀系数进行了性能试验,认为弹尾形稳流器综合性能最佳,但未进行稳流器长度与喷嘴直径组合时的喷头内流道水力性能试验[3]。本文对安装弹尾形稳流器的PY140型摇臂式喷头进行内流道的水力性能试验研究。

　　1　弹尾形稳流器的结构参数

　　PY140型摇臂式喷头的喷管长度为220 mm,进口内径为40 mm,出口内径为28 mm。试验用弹尾形稳流器的结构如图1所示,由厚度为0.5 mm的圆锥管与4片均匀布置翼片构成,圆锥管和喷管的锥度相同。本文共试验了4种规格的弹尾形稳流器，结构参数如表1所示。安置稳流器时,其前端与喷嘴进口距离均为10 mm。

　　2　试验材料与方法

　　试验方法参照JB/T 7867—1997[4],试验装置示意图如图2所示。喷头内流道压力测试采用量程1.0 MPa的0.4级精密压力表,测压点取喷头进口上游20 cm处A点、喷体出口B点和喷管出口C点(取稳流器出口与喷嘴进口的中间位置),分别用于测试喷头进口工作压力H、喷体出口工作压力HB及喷嘴工作压力HZ。喷头流量测试采用精度±0.5%、量程4～40 m3/h的LWGY-50型涡轮流量计,流量以Qp表示。试验在中国农业大学室内试验大厅进行,试验用水循环利用,在喷头上方加防水罩。

　　试验喷嘴的锥角均为40°,共有5种嘴径,分别为12 mm、13 mm、14 mm、15 mm和16 mm。5种直径的喷嘴与表1所示的4种规格稳流器及无稳流器构成25种组合,在每种组合下完成H值为0.20 MPa、0.25 MPa、0.30 MPa、0.35 MPa、0.40MPa、0.45 MPa、0.50 MPa和0.55 MPa时的喷头内流道水力性能测试。

　　3　试验结果与分析

　　3.1　稳流器长度对喷头内流道阻力损失的影响

　　试验结果表明,相同喷嘴直径的喷头随着稳流器长度的增加,内流道阻力损失呈增大趋势。图3给出了喷嘴直径14 mm时,不同稳流器长度下的喷头内流道阻力损失的变化规律。此外,在相同稳流器规格下,喷头内流道阻力损失也随着喷嘴直径的增大而增大。图4给出了喷头安装L160稳流器下,在不同喷嘴直径时内流道阻力损失的变化情况。可见,喷头内流道阻力损失与喷嘴直径、稳流器长度及进口工作压力呈正比,用数学模型表示它们之间的关系为：