荷藕清洗機(jī)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)研究-清洗機(jī)噴淋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及清洗試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)含12張CAD圖
荷藕清洗機(jī)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)研究-清洗機(jī)噴淋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及清洗試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)含12張CAD圖,清洗,設(shè)計(jì),試驗(yàn),實(shí)驗(yàn),研究,鉆研,噴淋,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),12,十二,cad
荷藕清洗機(jī)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究
前言：我國是個(gè)荷藕生產(chǎn)大國，具有悠久的種植歷史，荷藕產(chǎn)量、加工量、出口量均居世界前列。以蓮藕為原料加工出來的各種食品，是人們喜愛的綠色食品，受到人們的歡迎。近年來，隨著人們生活水平的提高以及內(nèi)外貿(mào)事業(yè)的發(fā)展，蔬菜加工產(chǎn)品量日益增大，這就需要有其相應(yīng)的生產(chǎn)設(shè)備。蓮藕在深加工前，必須要清洗干凈，目前在國內(nèi)各類的蓮藕加工企業(yè)及一些大型食堂中，蓮藕的清洗仍然主要依靠人工手洗，其勞動條件差，勞動強(qiáng)度很大，工作效率低，且質(zhì)量難以保證，嚴(yán)重影響了蓮藕產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益。隨著蓮藕加工產(chǎn)業(yè)得到重視以及蓮藕加工對技術(shù)裝備要求的提高, 蓮藕加工設(shè)備的研究和開發(fā)工作得以開展, 蓮藕清洗設(shè)備的研究和開發(fā)也得到更多的關(guān)注。
關(guān)鍵詞：蓮藕、清洗、機(jī)械
現(xiàn)狀及分析
蔬菜的清洗通常有清水清洗和果蔬專用清洗劑清洗兩大類型。用清水清洗的方法可以方便地將泥土及附著的動、植物夾雜物去除干凈, 但要把油性污垢和附著在清洗對象表面的寄生蟲卵和微生物完全去除干凈是困難的, 必須在清洗水中加入果蔬專用清洗劑才可徹底清洗干凈。用清水清洗蔬菜一般需要借助物理作用的配合, 食品工業(yè)中常用的方法有噴射方法、摩擦力清洗方法、攪拌和研磨的方法、鼓風(fēng)式清洗方法等。噴射方法是利用高壓水噴射直接作用到清洗原料上, 清洗原料在旋轉(zhuǎn)的金屬網(wǎng)內(nèi)或者在輥式輸送帶上可以上下翻滾,通過噴射水流對原料的沖刷作用進(jìn)行清洗, 其缺點(diǎn)是可能造成清洗對象外表的損傷。摩擦力清洗方法是先將原料浸泡, 然后通過一個(gè)帶有旋轉(zhuǎn)的軟質(zhì)橡膠圓盤的通道, 利用圓盤與原料的摩擦作用使附著污垢被清除, 再用清水對原料進(jìn)行沖洗。攪拌和研磨的方法是利用強(qiáng)力攪拌和研磨的作用對原料進(jìn)行脫皮和清洗, 通常用于馬鈴薯、甜菜的清洗。鼓風(fēng)式清洗的原理是利用鼓風(fēng)機(jī)向清洗槽中送進(jìn)空氣, 使清洗水產(chǎn)生劇烈的翻動, 水中的原料也產(chǎn)生翻滾運(yùn)動, 加速污物從原料上洗去。淹沒水射流方式清洗的工作原理是: 具有一定速度的水從射水口射入, 使得洗菜槽中的水進(jìn)行渦旋似的流動 ,當(dāng)蔬菜放入到洗菜槽后, 隨水一起進(jìn)行運(yùn)動, 使得蔬菜在水中處于攪動狀態(tài), 促使蔬菜與水以及蔬菜與蔬菜之間產(chǎn)生摩擦和碰撞, 將蔬菜表面的泥土清洗掉。
現(xiàn)有的蔬菜清洗機(jī)有振動噴淋式和滾筒式兩種。振動噴淋式蔬菜清洗機(jī)有兩個(gè)清洗池, 蔬菜先在振動清洗池中作往復(fù)運(yùn)動, 進(jìn)行初步清洗, 然后進(jìn)入噴淋池中用清水噴淋, 完成整個(gè)清洗過程。該清洗機(jī)耗水量大, 對葉類蔬菜有較大的損傷。滾筒式清洗機(jī)的主體是一個(gè)傾斜的金屬網(wǎng)狀圓柱形旋轉(zhuǎn)體, 在圓柱的中心軸部位裝有許多噴嘴的噴射水管, 蔬菜隨圓柱不停轉(zhuǎn)動的同時(shí)受到噴射水流的沖刷作用, 達(dá)到清洗的目的。該清洗機(jī)只能完成土豆、山芋等根莖類蔬菜的清洗, 且清洗時(shí)對蔬菜損傷較大, 不能應(yīng)用于葉類蔬菜的清洗。
由于蔬菜原料自身特性差異很大,選擇清洗工藝和配套的清洗設(shè)備時(shí)會受到很大的限制,所以各種蔬菜原料的清洗設(shè)備有顯著差別。荷藕屬生鮮食品,是根莖類蔬菜，其主要成分是水和有機(jī)物, 在一定條件下能保持生物活性, 同時(shí)也是一類很易受外界物理、化學(xué)影響的脆弱物質(zhì)。清洗蔬菜既要保持其品質(zhì)不受損害, 又要去除附著其上的雜質(zhì), 使之達(dá)到衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的要求。荷藕是一種外形很不規(guī)則的蔬菜，整根藕一般由3 節(jié)組成，每節(jié)藕的不同部位尺寸均不同，因此在設(shè)計(jì)荷藕清洗機(jī)時(shí)對荷藕幾何尺寸進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析是十分必要的。
考慮到荷藕質(zhì)脆，不適宜用轉(zhuǎn)動的滾筒將荷藕翻攪進(jìn)行清洗，考慮到荷藕的大小決定采用噴射噴頭清洗，采用傳送鏈進(jìn)行傳送。
設(shè)計(jì)要點(diǎn)
通過對資料及設(shè)計(jì)任務(wù)要求的分析發(fā)現(xiàn)該課題有以下幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)需要解決，才能完成設(shè)計(jì)。
要點(diǎn)一：清洗裝置總體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，通常由原動機(jī)、傳動部分和執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)成的。根據(jù)設(shè)計(jì)要求和各類機(jī)構(gòu)特點(diǎn)選擇合適的傳動與執(zhí)行機(jī)構(gòu)。清洗機(jī)構(gòu)主要包括傳送裝置、清洗裝置以及動力部分三部分，第一，動力源兩者可以是一臺也可各自單獨(dú)使用一臺，共用時(shí)經(jīng)濟(jì)，但是對于傳動裝置要求較高，對于整個(gè)系統(tǒng)的整體尺寸造成影響；單獨(dú)使用時(shí)擺放位置隨意些，減小尺寸，但是兩臺電機(jī)實(shí)時(shí)的控制要求較高。第二，考慮到清洗部分的運(yùn)動規(guī)律選擇合適的原動機(jī)。
要點(diǎn) 二:根據(jù)以往設(shè)計(jì)中的經(jīng)驗(yàn)，采用單一方向的噴頭進(jìn)行清洗，清洗的效率不能達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，考慮采用全方位布置的結(jié)構(gòu)，以達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。
要點(diǎn)三：電機(jī)選擇和控制電路設(shè)計(jì)。電機(jī)的選擇應(yīng)考慮其工作環(huán)境、機(jī)器的結(jié)構(gòu)和相關(guān)的運(yùn)動和動力參數(shù)據(jù)要求選擇。根據(jù)動作要求，清洗機(jī)械僅僅要求要求能夠?qū)膳哼M(jìn)行清洗，所以電機(jī)選擇和控制要求不高。
要點(diǎn)四:設(shè)計(jì)的總體要求應(yīng)保證荷藕的洗凈率在90%以上，傳送鏈的輸送速度應(yīng)大于0.5m/s，生產(chǎn)能力應(yīng)大于500kg/s,電源采用二相制220V/50Hz,額定功率為1.0KW，控制特征為人工上料自動控制。
其他問題：設(shè)計(jì)的任務(wù)要求應(yīng)對產(chǎn)品進(jìn)行市場調(diào)研，對產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)利用軟件進(jìn)行計(jì)算機(jī)繪圖，包括整機(jī)裝配圖及零件圖數(shù)張，此外還要考慮到產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性。
結(jié)語
通過對荷藕清洗機(jī)械的設(shè)計(jì)研究，了解到了當(dāng)前荷藕清洗機(jī)械的發(fā)展以及前景，對荷藕清洗機(jī)械的設(shè)計(jì)有了一個(gè)清醒的認(rèn)識。
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3
蔬菜土豆清洗過程中的特征研究
E. Mulugeta; M. 赫耶爾
農(nóng)業(yè)工程研究所 Bornim e.V., Max-Eyth-Alle 100, D-14469 Potsdam Bornim，德國;電子郵件的通訊作者：geyer@atb-potsdam.de
（寫于2003年10月20 ;接受經(jīng)修訂于2005年5月12 ;網(wǎng)上公布2005年7月7）
實(shí)驗(yàn)對不同影響因素低氣壓條件下噴霧洗滌過程相互依存關(guān)系進(jìn)行了調(diào)查。洗滌效果的影響要素如噴射距離，噴射壓力和噴嘴直徑是考慮到噴霧結(jié)構(gòu)和噴霧洗滌途徑。四個(gè)測量系統(tǒng)被用來測定不同噴嘴和洗滌效果的噴霧結(jié)構(gòu)參數(shù)。單液滴形成噴霧被認(rèn)為是一個(gè)積極的方案。噴嘴就其面積洗滌性能z上評價(jià)的因素為有效侵蝕面積噴灑面積和有效Es,Ve。為了保護(hù)植物流速Q(mào)低于三升每分在壓力p為3巴和噴射角度(高度h=0)αh=0= 90o農(nóng)業(yè)用噴嘴作為其噴霧參數(shù)被發(fā)現(xiàn)是無效的考慮確定區(qū)域洗滌性能（面積比η= 0.10），證明是不適當(dāng)?shù)撵F滴尺寸頻譜，單位面積容積強(qiáng)度，平均脈沖分配。相反，平板風(fēng)扇噴嘴，流速Q(mào)為6.2升每分在壓力p為3巴和噴射角度αh=0= 90o產(chǎn)生的霧滴有令人滿意區(qū)域洗滌性能（面積比η= 0.91），但一個(gè)較小的地區(qū)洗滌效力Es,Ve噴霧條件適合本實(shí)驗(yàn)中使用。
2005年Silsoe研究所。保留所有權(quán)利由Elsevier出版有限公司
1.引言
一些不同的原理的清洗設(shè)備被用于洗滌各種不同敏感性的蔬菜（赫耶爾，1999年）。噴嘴清洗設(shè)備都是主要用于葉菜和隆起的蔬菜，如生菜，韭菜，胡蘿卜，蘿卜等。他們清潔蔬菜通過液壓噴嘴。蔬菜清洗噴嘴必須在很短的時(shí)間仔細(xì)進(jìn)行以保證不損壞其組織，使用盡可能少的淡水和能源。雖然噴霧清潔已用于奶制品和其他食品行業(yè)多年，但是一直很少有研究分析洗滌性能工作方向的（斯科特等人， 1981年）。關(guān)于清潔噴霧基本方面性能的調(diào)查大多集中在化工和高壓力等方面，并沒有報(bào)告或資料可用于蔬菜清洗的情況(Monicke,1971; Sandler,1976; Scottetal., 1981; Schikorr & Louis, 1982; Spillman, 1984;Krautter & Vetter, 1990; Wu & Kim, 1995; Kruger,1998; Ludewig, 1998; Meng et al., 1998; Louis et al.,1999; Liu, 2000; Sivakumar& Tropea, 2002)。Kaye et al. (1995), Rose (1997)和Sawamura and Kanazawa (2001)等進(jìn)行了低壓噴霧射流清洗實(shí)驗(yàn)。Rose（1997）檢查了選定噴嘴對蔬菜的表面噴霧清洗效果。然而，沒有結(jié)論可以從該文件獲得以應(yīng)用和優(yōu)化于其他噴嘴。
圖1總結(jié)了在蔬菜清洗過程中影響清洗機(jī)械噴霧結(jié)構(gòu)和性能各方面的參數(shù)。噴嘴的洗滌效果，主要是看總的有用的噴霧脈沖，它是由使用的水和水壓力組成的（Geyer, 1999; Momber, 1993） 。影響噴霧參數(shù)變化以及噴霧效果的主要輸入是運(yùn)行狀態(tài)和噴嘴參數(shù)。影響輸
出從而直接影響噴霧結(jié)構(gòu)的是噴霧的規(guī)模和飛沫的速度范圍以及噴霧幾何形狀。這些與噴霧的物理學(xué)特性有關(guān)的有液滴的沖量以及在清
洗過程中影響噴霧的壓力。這些關(guān)于噴霧結(jié)構(gòu)的應(yīng)用技術(shù)要求在清洗過程中應(yīng)當(dāng)?shù)玫綉?yīng)用（參考：Kruger, 1998; Freudig et al.,2003） ：
（1）優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)，即將噴霧轉(zhuǎn)變成具有最佳規(guī)模和在一定速度范圍內(nèi)具有最優(yōu)平均液滴沖量的液滴;
（2）優(yōu)化宏觀結(jié)構(gòu)，即洗滌水均勻地分布在蔬菜表面的最佳循環(huán)噴霧寬度和噴霧效力。
從眾多的關(guān)于觀察研究噴霧脫落外層涂料發(fā)現(xiàn)(Adler,1979;Brunton &Rochester, 1979;Hammitt et al.,1974; Lesser& Field,1983;Obara et al., 1995) ，垂直部分的液滴沖量產(chǎn)生一個(gè)非常高的沖擊壓力而造成水錘效應(yīng)。直接變形和機(jī)械波的傳播所造成的沖擊壓力是在侵蝕過程中產(chǎn)生裂紋的原因。側(cè)向流出噴霧和液壓滲透擴(kuò)大了現(xiàn)有裂縫，它導(dǎo)致了在基板上涂層材料的侵蝕分離。這種強(qiáng)度且持續(xù)的表面負(fù)荷是基于運(yùn)動學(xué)液滴的影響，如果是更大的撞擊面與液滴影響的壓縮區(qū)接觸，表面負(fù)荷會更大。
研究人員對影響噴霧結(jié)構(gòu)和噴霧洗滌效果的沖擊面不同的因素之間的關(guān)系的進(jìn)行了分析，以查看是否有可能優(yōu)化噴嘴和它們的經(jīng)營狀況以及洗滌過程。標(biāo)準(zhǔn)的測試方法的提出是用來表示材料去除率作為一個(gè)具有一組噴霧條件（噴嘴和運(yùn)行參數(shù)）的功能和建立在噴霧結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上其他系統(tǒng)參數(shù)。本文所描述的主要是兩個(gè)洗滌噴嘴的關(guān)系。
2 .材料與方法
清洗機(jī)械的噴嘴的選擇主要是基于流量,通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)在當(dāng)前的清洗機(jī)械中廣泛應(yīng)用的噴嘴直徑是d0。在下面的文章，通過調(diào)查在11個(gè)被檢查噴嘴中選取兩個(gè)90o平噴嘴，結(jié)果描述為：工業(yè)噴嘴632.726（I-90）和農(nóng)業(yè)噴嘴LU90-04 （A-90），這兩個(gè)均由Lechler GmbH, Metzingen, Germany 公司生產(chǎn)的噴嘴（表1）。噴嘴適宜角度αh=0 為90度，與之對比的是通過噴管出口出水后噴射角度αh=x的噴嘴，這是噴嘴制造商推薦使用的噴嘴。
在試驗(yàn)中使用了3巴，5巴和8巴三種水壓。調(diào)查是將垂直排列的噴嘴固定在距離為10和20厘米不能移動的支架上進(jìn)行了，對噴霧結(jié)構(gòu)和它們的沖擊效應(yīng)進(jìn)行了研究。在此背景下，在影響表面?zhèn)€別的液滴大小的群體沖量Id單位為mgms-1被描述為：
Id =m ν sinθ (1)
其中m是霧滴的質(zhì)量單位是毫克，ν是液滴的正垂直速度單位是ms-1以及θ是影響表面的角度。
單位面積內(nèi)的有效液滴的沖量（dd＞300毫米）Id,spec單位是gms-2mm-2。它的獲得是通過模擬計(jì)算單位面積內(nèi)的噴霧流量質(zhì)量比和與其有關(guān)的液滴的大小和速度范圍相應(yīng)的尺寸。一個(gè)關(guān)于液滴形成噴霧的真實(shí)有效的分析中是這樣獲得的。于是一個(gè)關(guān)于噴霧噴嘴面積洗滌性能和有效性的評估噴霧參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化的程序提出了，這是通過記錄液滴分布在噴霧頭和侵蝕作用沿徑向噴霧方向的位移沖量。關(guān)于這一點(diǎn)，下面的參數(shù)進(jìn)行了測定。
（1） 液滴容量分布和幾何形狀
液滴的空間分布是通過衡量一排互相靠近的橫向旋轉(zhuǎn)的試管（內(nèi)部直徑為16毫米），它們旋轉(zhuǎn)的時(shí)間期限至少為為7秒（Gebhardt,1958; Scott etal.,1981）。通過這種方式，整個(gè)區(qū)域內(nèi)的噴霧面積As和噴霧的強(qiáng)度都進(jìn)行了測定。對于充填高度小于5mm的試管的記錄被忽視了。信息的提出是通過一張圖的形式。整個(gè)噴霧區(qū)域被分為256mm2的小面積，顯示相應(yīng)的單位面積內(nèi)噴霧的具體容量強(qiáng)度Cm;spec其單位是mm3 s-1mm-2。它是在假設(shè)的256mm2的集水區(qū)域內(nèi)獲得噴霧量的分布保持不變的情況下進(jìn)行計(jì)算的。
（ 2 ）液滴的大小和速度范圍
實(shí)驗(yàn)同時(shí)測量了液滴的大小和速度噴射，目的是以此為基礎(chǔ)能夠有效地查看單個(gè)的液滴，它的順利完成是通過完成一個(gè)位相雙粒子分析儀（PDA）（Tropea,1999）。這些調(diào)查是在德國的一家噴嘴制造有限公司的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行的。
在一定上限和下限的鄰近間隔時(shí)間內(nèi)液滴的數(shù)目是確定的。測定的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理，通過使用在整個(gè)噴霧區(qū)域內(nèi)面積和體積重量因素對液滴的大小及數(shù)目和速度分布進(jìn)行計(jì)算，假設(shè)每一個(gè)被選擇的霧滴組都有一個(gè)平均大小和速度。從計(jì)算出的分布，平均直徑均指向d32（Damaschke,1999）。這些噴霧參數(shù)的空間可變性被認(rèn)為與噴霧區(qū)域內(nèi)若干范圍的測定有關(guān)。局部的測量出來的液滴的大小和速度范圍在指定噴霧的初始截面平面在約35到40毫米的徑向移動范圍內(nèi)（平均面積0.33mm2）這種情況下能夠進(jìn)行檢測。
考慮到水泵功率范圍的以及衡量的不準(zhǔn)確度, 霧滴尺寸的變化在相同的噴霧條件下測量從±5直至10％（Lipthal，2002年）。
（3）最大噴霧噴射壓力的分布
在矩陣為基礎(chǔ)的觸覺傳感器（型號為5051 ， 由Tekscan公司生產(chǎn)，波士頓，美國）（埃羅爾德等，2001年）的幫助下，沖擊壓力的分布變化可以測量出來。由于噴霧的沖擊壓力，從而影響到傳感器表面的曝光時(shí)間為120秒（ Mulugeta等，2002年）。整個(gè)噴霧沖擊的地區(qū)在各自的固定距離讓傳感器以25毫米每次的移動進(jìn)行掃描。沖擊力的測定值Fmax ， Tekscan在低于0.002N的情況下已被忽略，因?yàn)閭鞲衅鞯墓ぷ鳡顟B(tài)的使我們無法確認(rèn)這些較小的負(fù)荷值的來源的條件。兩個(gè)采用相同的固定距離的每個(gè)一整套系統(tǒng)，噴嘴直徑和噴射壓力被用來作為噴霧特征參數(shù)。為了保護(hù)觸覺傳感器，它涵蓋的是聚乙烯薄膜。
（4）標(biāo)準(zhǔn)化砂粘結(jié)劑混合板侵蝕深度的分布
為了獲取在高氣壓區(qū)標(biāo)準(zhǔn)砂板粘結(jié)劑混合后的噴霧分析而制定了一系列程序（Scott et al.,1981; Krautter & Vetter, 1990; Obara et al., 1995; Menget al., 1998） 。砂粘結(jié)劑混合板做成的薄盤（長為300毫米寬為250毫米高為20毫米）作為一個(gè)目標(biāo)去觀察由于液滴的侵蝕方式對清洗機(jī)械的構(gòu)造和工序產(chǎn)生的影響（見圖6）。它們被安置到噴嘴中央垂直軸的附近。每個(gè)樣品的曝光時(shí)間為300秒左右。由此在鋼板的表面造成的侵蝕領(lǐng)域和深度通過激光掃描儀進(jìn)行了記錄。每個(gè)參數(shù)設(shè)置的五個(gè)測量值被記錄，并且它們的平均值被用來作為它們的代表值。掃描深度值小于0.3mm的記錄用不到而被忽視了。這意味著開始值是通過掃描測量的卸下的薄盤的深度分布獲得的。
通過實(shí)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)在農(nóng)業(yè)工程研究所Bornim進(jìn)入評估程序（ Mulugeta等，2002年） 。該計(jì)劃允許對不同領(lǐng)域空間有關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行了耦合分析。此外，一個(gè)額外的描述是這樣的，“區(qū)域洗滌效力”Es ， VE單位是mm3 Nm-1 ，它的提出是針對噴嘴在薄盤上在確定曝光時(shí)間內(nèi)每單位能源的耗費(fèi)噴嘴的輸出容量。
3 .結(jié)果和討論分析
由噴嘴的參數(shù)和運(yùn)行條件所造成的噴霧的下列的特性變化是已經(jīng)確定：
（1）液滴的粒度分布;
（2）單位面積內(nèi)的液滴的體積密度分析;
（3）噴霧的平均分布脈沖它不僅對噴霧的進(jìn)一步的噴霧分布以及噴霧的幾何分布產(chǎn)生影響，還對噴射表面的侵蝕過程產(chǎn)生了影響。
3.1 單位時(shí)間面積內(nèi)噴射壓力、噴嘴直徑以及噴射距離間的相互影響
3.1.1 .在噴射距離為10厘米時(shí)的噴霧的結(jié)構(gòu)變量
相對于一個(gè)A-90噴嘴的流量,I-90的流量大約是它的5倍以上。在A–90噴嘴產(chǎn)生的噴霧有較大的寬度但是較小而分散的徑向噴霧的特點(diǎn)相對于I-90 的噴嘴（表1）。例如，在壓力值低于3帕斯卡的情況下，A–90噴嘴所產(chǎn)生的噴霧是分散在一個(gè)寬度約8厘米的區(qū)域,大于I-90噴嘴的噴射的寬度。因此，噴嘴A–90的噴霧區(qū)的面積（約71.9平方厘米）大于噴嘴I–90的噴霧面積（約30.4平方厘米）。
對于在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中使用的一套噴嘴直徑和噴射壓強(qiáng)，記錄的霧滴的平均直徑d的范圍在20到900毫米之內(nèi)，以及記錄的它的平均流速范圍在5到35ms-1之間。體積密度分布q3exT它的單位是mm-1作為霧滴的平均直徑d的一個(gè)函數(shù);在噴霧壓力p為3巴噴射距離為10厘米的情況下的測量值在圖2中得到顯示。在霧滴范圍內(nèi)噴嘴A–90的體積含量為49％相對于噴嘴I–90的15％的總的噴霧容量，提供了更精細(xì)的液滴（＜300毫米）。
噴嘴之間的索特平均直徑有著明顯的差異（見表2）。這是由于噴嘴I - 90所產(chǎn)生的液滴的載有大量的飛沫（＞700毫米）這樣一個(gè)事實(shí)，導(dǎo)致了索特平均直徑明顯的增加。另一方面，操作壓力的增加，對于形成液滴的大小粒度略有影響。因此，液滴的大小粒度顯示，在一系列適宜的液滴和索特平均直徑的實(shí)用性略有下降的趨勢走向。
液滴噴射的平均流速分布符合早先測量的值（ Ludewig ， 1998年），和正常的分布函數(shù)。比較兩個(gè)噴嘴在相同的工作壓力下的實(shí)用性，發(fā)現(xiàn)噴嘴I–90噴射的平均液滴速度增加了約14-33％ 。
從Eqn計(jì)算出來的關(guān)于I曲線（1）比較是在以噴嘴的直徑d0作為參數(shù)噴射壓力p為3bar的情況下的分析液滴的平均直徑如圖3 。比較這些曲線，它們的同樣的液滴大小的群體的平均沖量有著非常明顯的差異。
液滴在噴射距離為10cm的能量分析
從液滴的體積分布的測量，噴霧分析的結(jié)果，液滴直徑和速度范圍列于表3 ?；跍y量的噴射液滴的體積分布，系統(tǒng)在壓強(qiáng)為3巴的壓力下，單位面積內(nèi)噴射的具體容積強(qiáng)度c對于噴嘴A–90的整個(gè)噴射區(qū)域已確定，其值是1.8mm3 s-1mm-2。在同樣的噴射條件下，噴嘴I - 90的噴射面積大約是噴嘴A–90噴射面積Cm,spec的18倍（ ～32.4mm3 s-1mm-2）。所示如圖2，對于整個(gè)噴射液滴大于0.3mm的液滴,噴射總量隨著噴嘴直徑的增加而顯著增加。
單位面積內(nèi)的具體有效的液滴沖量率Id,spec，對于由規(guī)格明顯不同的噴嘴直徑所形成的噴霧發(fā)現(xiàn)明顯不同。如圖4所示，在噴射壓力為帕斯卡的情況下，噴嘴I–90所噴射的沖量Id,spec 為0.48 gms-2mm-2 。在相同的工作條件下，噴嘴A–90所噴射的沖量為0.02 gms-2mm-2 ，大約比給定值低了96％以上。
3.1.3.將噴射參數(shù)中的噴射距離提高到20厘米的影響
一些試圖將噴射距離提高到20厘米是為了通過噴射結(jié)構(gòu)的形成找到最佳/關(guān)鍵噴射距離以及每一組最佳的噴射壓力和噴嘴直徑。從表1的這些數(shù)據(jù)可以得出結(jié)論，噴射區(qū)域的噴射距離在大約20厘米 的噴射效率比在距離10厘米的噴射距離的噴射效率高3到4倍。
得到的液滴的尺寸范圍普遍表現(xiàn)出來的趨勢和走向是細(xì)微的和中等大小的液滴級別（見圖2）。一些尺寸大的液滴減少了。雖然使用了噴嘴I-90 ，逐漸增加的噴射壓力導(dǎo)致小液滴的產(chǎn)生，從而更小的直徑獲得了（見表2） 。
比較兩種噴射距離下的液滴群體的液滴速度，在噴射距離為20厘米的情況下，應(yīng)用的噴射壓力P的減少對噴嘴I-90意味著速度在2-7％范圍內(nèi)對噴嘴A-90意味著速度在17-33％范圍內(nèi)。
比較這兩個(gè)噴射距離作為觀察液滴尺寸一個(gè)因素，沖量的差異似乎是微不足道的，但是有一些例外的情況（見圖3）。然而，基于一整套適合噴射的壓力P和噴嘴直徑d的不同的關(guān)系：尤其是在噴射壓力為5巴和8巴的情況下，液滴大小整體的明確的平均損失的沖量對于噴嘴A-90在噴射距離為20mm是明顯的。與此相反，采用了噴嘴I–90的實(shí)用性得到了體現(xiàn) 。在直徑大于0.5mm在增加噴射壓力p到5巴和到8巴的在噴射為10厘米的情況下有更高的液滴沖量（沒有給出數(shù)字）。
加強(qiáng)的噴霧地區(qū)由于不斷增加的噴射距離（20厘米）導(dǎo)致單位面積內(nèi)的噴霧的平均比容強(qiáng)度C的下降（見表3）。對于噴嘴A–90在給定大氣壓為3巴的情況下C為0.4mm3s-1mm-2，相當(dāng)于在噴射距離為10厘米情況下的Cm,spec 的22％。Id,spec被計(jì)算出為0.005 gms-2mm-2 ，低于噴射距離為10厘米情況下的值大約76％。在相同的運(yùn)行條件下，噴嘴I - 90平方毫米噴射領(lǐng)域內(nèi)的平均比容強(qiáng)度中為10mm3 s-1 。 Id,spec的值被確定為0.16gs-2mm-2 ，低于噴射距離為10厘米情況下的Id,spec大約67％。
3.2.對于影響噴射效果一系列特性的評估
對噴霧效果至關(guān)重要的影響是在影響表面上產(chǎn)生的最大壓力負(fù)荷的規(guī)模和時(shí)間（圖5）。砂粘結(jié)劑混合板受噴霧影響而得出的關(guān)于噴霧結(jié)構(gòu)參數(shù)的純物理刪除程序的定量關(guān)系（圖6和7）。
3.2.1噴射距離為10厘米噴霧的變化及侵蝕作用
侵蝕表面的物理差異可以從圖6中看出 。對于使用型號為I - 90 的噴嘴，增加了單位面積內(nèi)有效液滴的沖量導(dǎo)致在同樣的材料的侵蝕率上有顯著增加，由于在有效液滴影響表面較高的噴霧濃度和強(qiáng)度（表4）。在噴射壓為3巴，侵蝕表面的平均深度在I - 90的情況下為1.8mm，在A–90的情況下為0.9mm。I–90的侵蝕面積（ 42.2平方厘米）低于的A–90的侵蝕面積（ 52.1平方厘米）。A - 90所產(chǎn)生的噴霧的侵蝕寬度較大但深度較淺，因?yàn)閲婌F是不太集中，有效的液滴的影響強(qiáng)度低?？紤]到影響壓力的測量，這引起了噴霧量減少，最大沖擊壓力Pmax ，Tekscan降低，相比噴射更集中I–90。舉例來說，在工作噴射壓力為3巴的情況下的最大平均沖擊壓力從A - 90 的10.7千帕（影響區(qū)域AI,Tekscan=69.5cm2）到I – 90的24.3千帕（AI,Tekscan=104.6 cm2）。
另一方面，增加了兩種噴嘴的工作壓力將導(dǎo)致噴嘴最高平均壓力的增大和擴(kuò)大影響的深入滲透dpen，由于加強(qiáng)了沖動率和在小面積有效液滴的影響強(qiáng)度。
3.2.2增加噴射距離為20厘米對噴霧參數(shù)及其侵蝕的影響
當(dāng)提供噴嘴I-90的壓力為3巴，噴射的影響區(qū)域AI,Tekscan以及 侵蝕的總面積Ae隨著噴射距離增加至20厘米而增加。在曝光時(shí)間300秒內(nèi)使用I–90的噴嘴板樣品顯示的侵蝕痕跡為55.2平方厘米.在噴射平均距離dpen為1.4mm，侵蝕深度隨著噴射距離的增加而減少（表4）。然而，最高平均影響壓力增加了。
對于噴嘴A-90 ，總的侵蝕面積的減少是因?yàn)樵趪婌F的邊界沒有影響效應(yīng)而產(chǎn)生含量高的細(xì)小液滴。例如，噴嘴A-90的在壓力為3巴情況下的侵蝕的面積為16.3平方厘米，約68.7％低于在噴射距離為10厘米侵蝕該地區(qū)獲得的。只有輕微的涂層的地區(qū)以去除為主。
對于噴嘴I-90 ，很顯然，提高噴霧的噴射距離只造成板深度的適度減少。因此，空間和時(shí)間等噴霧參數(shù)的衰減是由于海拔高度h為20厘米低于較大的噴嘴I-90 。然而，在噴射壓力為3巴下，最高沖擊壓力的平均值隨著噴射距離的上升而增加。
3.2.3評價(jià)清洗情況
盡管抽樣表面被安裝在噴嘴的中軸線上，對于一系列噴射角度小于90度大部份表面暴露于侵蝕環(huán)境中。對于噴射角度小于90度，直接影響部分減少。計(jì)算霧滴大小團(tuán)體垂直部分液滴的平均沖量ID隨著噴射雙方的噴霧中心軸的距離的增加徑向距離有明顯的減少。噴霧表面的最大壓力位于噴霧的中心位置而最小壓力在噴霧的邊緣位置。因此，侵蝕深度dpen在靠近噴霧軸附近達(dá)到更高的價(jià)值，隨徑向距離的增加而減少。
對于現(xiàn)實(shí)中的噴嘴/噴霧在基本區(qū)域的清洗能力，板的侵蝕面積是必須有區(qū)別的，同時(shí)考慮到獲得的穿透深度的結(jié)果。為了達(dá)到一個(gè)令人滿意的某一產(chǎn)品的表面去除涂層材料，影響最小的壓力已經(jīng)適用。據(jù)觀察，平均深度為2毫米的板對應(yīng)這一最低沖擊壓力的影響。由此產(chǎn)生的地區(qū)定義為有效的水土侵蝕區(qū)域Ae。
基于上述的假設(shè)，在噴霧壓力為3巴下區(qū)域內(nèi)清洗的性能和成效，如噴嘴直徑以及噴射距離等因素，列于表5。比較有效的區(qū)域侵蝕面積Ae和噴霧面積As，體現(xiàn)在一個(gè)地區(qū)比率Z (Ae,eff.: As)，已經(jīng)表明，有效的材料去除寬度/地區(qū)不是噴霧的寬度/地區(qū)。
有效侵蝕面積和侵蝕深度的不同大小與單位面積內(nèi)有效液滴的強(qiáng)度有關(guān)，即沖量/能量密度的分布的影響超過規(guī)定的載入時(shí)間。 在噴射壓力為3巴，噴射距離為10cm的情況下， 噴嘴I–90有較大的有效侵蝕面積（27.7平方厘米），超過噴嘴A- 90（7.2平方厘米）以及更深地侵蝕深度（dpen,eff：2.8毫米以及2.1毫米）。噴嘴I-90所能達(dá)到的有效地侵蝕寬度經(jīng)測定為約11 .2厘米，相當(dāng)于噴射角度ah=10為58.31時(shí)的情況。噴嘴A–90的有效侵蝕深度呈顯著下降（7.4厘米），相當(dāng)于在噴射角度ah=10為40.41時(shí)的情況。因此，噴嘴A-90所產(chǎn)生的較少集中噴射的有效的水土侵蝕面積Ae,eff，相對整個(gè)液體噴射領(lǐng)域As只有10％。面積比Z是相對較高的（Z= 0 .91）以便噴嘴I-90在板上產(chǎn)生濃密的噴霧。然而，噴霧每侵蝕單位面積所耗費(fèi)的能量Es,Ve略高于噴嘴A-90的值（例如：0.72/ 0.68mm3Nm-1對于H =10厘米）。雖然可以通過增加噴嘴直徑的方式增強(qiáng)在該地區(qū)的比例，它似乎是在此對峙距離無效的材料侵蝕相對更集中噴射。
在噴射距離為20cm，噴嘴A–90產(chǎn)生微不足道的幾乎沒有有效的侵蝕。噴霧在壓力為3巴的情況下導(dǎo)致了有效侵蝕的面積為0.01cm2。這是由于噴嘴不能產(chǎn)生一個(gè)連貫的噴霧這一事實(shí)而出現(xiàn)的。這可能是只在較低的噴射距離下噴霧有效侵蝕量的有利的。再另一方面，噴嘴I-90的有效侵蝕面積在3巴壓力平均深度dpen,eff為2.6mm下略有減少（Ae,eff= 25.5平方厘米;Z=0.27）。于是噴嘴I-90產(chǎn)生的噴霧比噴射距離為10cm時(shí)具有略小的能量Es,Ve。噴霧所具有的能量Es,Ve和增加的面積Ae隨著噴射距離的增加的趨勢表明，最優(yōu)噴射距離位于10厘米以上，具有更好的清洗效力。
經(jīng)過驗(yàn)證，材料的侵蝕能力隨著噴嘴I- 90和A–90在限定范圍內(nèi)（見第 3.3.1和3.3.2）噴射壓力的增加而上漲。這些觀察資料表明， 最佳/關(guān)鍵噴射距離與噴嘴/操作參數(shù)如噴嘴直徑和噴射壓力有關(guān)。一般情況下，某區(qū)域的清洗效率，表示為每單位侵蝕體積，噴霧能量的支出Es,Ve，清洗效率降低在噴射壓力和噴嘴直徑的增加的情況下。
3.2.4 . 結(jié)果的討論
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，為了獲得最好的清洗去除能力的最優(yōu)的噴嘴性能取決于一套噴嘴的直徑和考慮材料特性基礎(chǔ)上的噴射壓力。不過，清洗的效力對噴霧過程中的參數(shù)包括噴霧幾何形狀有極大的依賴性。先前的關(guān)于噴霧結(jié)構(gòu)的調(diào)查分析將噴射距離作為一個(gè)因素，將噴霧過程分為三個(gè)流動部分：最初，主要和最后區(qū)（Yanaida &Ohashi, 1980; Zou et al. 1985; Himmelreich, 1993） 。以前的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，最佳的清洗效力只存在于噴霧的的主要清洗階段（Menget al., 1998; Wu & Kim, 1995） 。從Yanaida和Ohashi (1980)的調(diào)查可以看出，初始階段的噴霧的流動區(qū)域轉(zhuǎn)換為主要階段的流動區(qū)域，涉及到噴嘴的直徑d0 ，如下：
hi -73 . . . 135d0. (2)
根據(jù)計(jì)算出的Eqn平均值（2），噴嘴A–90的主要噴霧噴射的區(qū)域開始在距離噴嘴出口約7厘米處和噴嘴I–90開始在距離噴嘴出口約17厘米處。相應(yīng)地，對于兩個(gè)不同噴嘴直徑，更好清洗能力距離噴嘴出口處的距離不同。
噴射附近的核心區(qū)域的濃密的噴霧產(chǎn)生了可達(dá)到有效的材料清除的靜載荷。在中間和邊界噴霧區(qū)域，噴霧執(zhí)行影響表面的動態(tài)的加載，這只是一個(gè)淺層完成材料去除。Hammitt（1974年）等根據(jù)清洗條件開展試驗(yàn)。，損壞率角度小于90影響下降非常的迅速的。其結(jié)果表明，該侵蝕效率曲線在沖擊角度Y為60下降很快。赫利等（ 1983年）發(fā)現(xiàn)，影響角度為30在暴露在大雨的條件下，給定的外套材料的可見侵蝕數(shù)額實(shí)際上為零。
農(nóng)業(yè)用噴嘴A-90為了保護(hù)植物（流量Q為3升每分鐘，壓力為3巴，噴射角度為90度）是通過增加湍流的方式，通過增加從靜態(tài)到動態(tài)的組成部分的噴霧沖擊載荷的比例的方式擴(kuò)大噴射角度，。在我們噴霧清洗實(shí)驗(yàn)分析中，對于A-90的噴嘴，保持其噴射距離h為10cm，板的有效的材料去除通過觀察只有噴霧的影響角度高達(dá)70度時(shí)。這是造成噴霧核心區(qū)域附近垂直影響霧滴所最可能的原因（面積比Z為0.10,噴射高度為10厘米）。當(dāng)保持噴射距離H為20cm時(shí)，發(fā)現(xiàn)關(guān)于噴嘴A–90由于不適當(dāng)?shù)膰婌F結(jié)構(gòu)使該區(qū)域噴霧的清洗效率降低。
對于使用的工業(yè)噴嘴I- 90（流量Q為47升每分，在壓力p為3巴，噴射角度為90度），能夠顯著提高該地區(qū)的清洗性能（面積比Z為0.91，壓力P為3巴， 噴射距離h為10厘米）。根據(jù)這一噴霧狀況，確定在暴露的板上產(chǎn)生有效清洗率的噴霧角度高達(dá)60度。 噴霧特性的變化導(dǎo)致了噴霧的清洗效率的提高，即霧滴尺寸的大小和單位面積時(shí)間內(nèi)影響強(qiáng)度的有效液滴的數(shù)目。雖然增加噴嘴的直徑可以加強(qiáng)區(qū)域清洗的面積的比例，它似乎是由于更集中的噴霧產(chǎn)生了較小的清洗效率在較小的噴射距離的基礎(chǔ)上。然而，一個(gè)有效的使用這些噴嘴來進(jìn)行附著物清除，可能發(fā)生在噴射距離大于10厘米，取決于附著物的特性?？赡苡羞@樣一種情況，在低的噴射距離（ hp為10厘米），最好使用較少集中噴射的噴嘴A–90清洗附著物的效率更高，也許由于它的更好的面積清洗效率的優(yōu)勢，使它比噴霧更集中的噴嘴I - 90有更大的Es,Ve。
4. 結(jié)論
測試程序的開發(fā)提供了評價(jià)參照其噴射結(jié)構(gòu)的低壓噴嘴/噴劑和取決于不同的操作參數(shù)的洗滌性能等的可能性。噴嘴應(yīng)產(chǎn)生的最大有效的噴洗區(qū)域（最大面積比Z），給整個(gè)清洗區(qū)域提供了足夠的清洗壓力（最大有效滲透深度dpen,eff） 。
確定在低氣壓的條件下清洗過程中不同影響因素間的相互依存關(guān)系對于優(yōu)化清洗性能是具有重大意義。由于對水力機(jī)械的更好的了解，關(guān)于選擇清洗噴嘴和適當(dāng)?shù)牟僮鲄?shù)的應(yīng)用建議被提出。在實(shí)驗(yàn)室的條件下，清洗性能參數(shù)的定量關(guān)系已經(jīng)通過實(shí)驗(yàn)的方式核實(shí)過。 這些試驗(yàn)提供了制定洗滌過程中噴嘴/操作參數(shù)的有用的信息。以下結(jié)論可得出：
（1）在噴射距離可達(dá)20厘米，噴射壓力高達(dá)8巴噴嘴直徑的影響形成的霧滴的尺寸大小變化就更加明顯和更重要。
（2）一個(gè)有效的附著物清洗效率發(fā)生在影響的噴射角度高達(dá)60至70取決于在標(biāo)準(zhǔn)清洗條件下使用的噴嘴直徑下。
（3）噴嘴直徑對噴射霧滴大小的平均沖量的影響相對較小。
（4）平穩(wěn)噴霧的清洗性能的變化是由噴射距離、一套噴嘴直徑和噴射壓力決定的。它是由所上述噴嘴/ 結(jié)構(gòu)的清洗參數(shù)的和產(chǎn)生的噴霧的影響壓力造成的。
（5）農(nóng)業(yè)用噴嘴為了植物保護(hù)（流速Q(mào)為3升每分在壓力p為3巴，噴射角度ah為80度）被發(fā)現(xiàn)在噴射距離d在10cm以上使用是清洗效率不符合要求。
（6）工業(yè)用噴嘴（流量Q為47升每分在壓力p 為3巴，噴射角度ah為90度）在區(qū)域的清洗性能有顯著的提高。這些噴嘴得到有效使用的噴射距離可能在10cm以上。
5.鳴謝
作者要感謝德國聯(lián)邦教育與研究部（項(xiàng)目0339992 - TP08）為了他們一直以來的大力支持。
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