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1、喷砂除锈机理及参数优化研究S}ⅡPENGINEENGⅥ)l_3ONo.12008船舶工程总第3O卷,2008年第1期喷砂除锈机理及参数优化研究周晓君,韩延峰,王法永(中国石油大学(华东)石油工程学院,东营257061)摘要:根据流固两相流理论分析了磨料在喷枪中的运动规律,得到了喷枪长度的计算式;定义了喷砂除锈效率的表达式并利用该表达式分析喷枪内径对除锈效率的影响,得到了最佳喷枪内径的计算式;从锈渍受力的角度分析了喷射倾角对除锈效率的影响,通过计算得到当喷射角度为54.7度时,除锈效果最佳;分析了喷砂机与喷枪之间的软管对除
2、锈效率的影响,分析表明,采用小长径比软管,减小入口喷枪夹角有利于提高除锈效率.关键词:船舶;船舶建造工艺;喷砂除锈;喷枪内径;喷射角度;喷砂机;参数优化中图分类号:U671.1文献标识码:A文章编号:1000-6982(2008)01-0066-03StudyonthemechanismandparameteroptimizationofderustingbysandblastZHOUXiao-jun,HANYan—feng,WANGFa-yong(CollegeofPetroleumEngineering,ChinaU
3、niversityofPetroleum,Dongying257061,China)Abstract:Themovementruleofgrininthejettinggunwasanalyzedaccordingtothetheoryoftwo-phaseflowandtheequationfo,thelengthofjemnggun.Theequationofderustingefficiencyisdeifnedandtheeffectofinternaldiameterofjettinggunisanalyzed
4、,eequationofjemnggunoptimuminternaldiameterwasgot.Theeffectofthejettingangletoderustingefciencyisanalyzedandtheoptimumanglewhichis54.7wasgo,atthisanglethederustingefficiencyisthebest.Theeffectoftheflexiblepipetoderustingefciencywasanalyzedandsomesuggestiontoimpro
5、vethederustingefficiencywasgiven.Keywords:ship;shipconstructiontechnics,"derustingbysandblast;spraygunbore,"sandblastmachine;parameteroptimization0前言喷砂除锈是船舶喷涂前主要的表面处理方法,除锈质量直接影响到喷涂的效果和质量,因此,喷砂除锈在造船和修船过程中都有着重要的应用.与其他除锈方式相比,喷砂除锈具有劳动强度低,机械程度高,除锈质量好等优点,适用于室内,室外等多种场合,
6、除锈等级可控制在Sa2.5NSa3之间lJJ.1除锈机理及喷枪长度计算喷砂除锈设备借助于压缩空气或高压水所形成的高速气流(或气液两相流)将一定浓度,一定粒径的磨料(如砂粒,刚丸,陶粒等)喷射到船体或其他工件表面,利用磨料的冲击,磨削作用将其表面的氧化皮,油漆,油渍等清除干净.适当的调节气体(液体)流速,流量,磨料类型以及磨料含量和其他参数,可以在不同的工件表面达到指定等级的除锈效果.为了扩大工作半径,大多喷砂机和喷枪之间都由一定长度的软管连接,由于软管的长度及弯曲状态不固定,管中的流固两相流动状态十分复杂,因此,选择从喷
7、枪入口处开始对磨料的运动情况进行分析.喷砂机正常工作时,磨料均匀悬浮流动,如图1所示,设喷枪倾角为,内径为D,以长度为△,的磨料颗粒群为研究对象,进行受力分析可知(以气力喷砂为例),颗粒群受气体推动力尺,喷枪管壁阻力卿重力的作用.其中,气体推动力R为[21:收稿日期:2007-08-23;修回日期:2007.10-29作者简介:周晓君(1963一),男,博士,教授,主要研究方向:海洋石油工程,采油技术与理论一66—尺=c(1)为定常流动,即=v?dv,则式(6)可改写为:式中,c为绕流阻力系数,无量纲;为嘏粒群的总的迎风
8、面积,m2;为空气密度,kg/m3;Va为空气在喷枪中的流速,nVs;为,处磨料的运动速度,ngs.图1磨料在喷枪中的运动示意图喷枪内壁对磨料粒群的阻力劝嘲:=tA=萼c2式中,为△,段的压力差,Pm为喷枪内过流面截面积,m2;为粒群阻力系数,无量纲;为悬浮状态下粒群的密度,kg/m3.△,段的粒群重力则可表示为:G
