在使用管道過(guò)程中，由于被輸送物質(zhì)的物理化學(xué)作用，會(huì)在管道內(nèi)壁產(chǎn)生高溫聚合物、水垢、結(jié)焦、沉積物等，使生產(chǎn)能耗物耗增加、工藝流程中斷、設(shè)備不能正常使用，甚至發(fā)生惡性事故。所以定期清理管道就成為生產(chǎn)中的必要工序。

目前，企業(yè)主要使用的清洗方法有：人力清洗、機(jī)械清洗、化學(xué)清洗、高壓水射流清洗。其中高壓水射流清洗由于清洗效率高、適用范圍廣等諸多優(yōu)點(diǎn)而逐漸成為管道清洗的主要手段。研究人員已經(jīng)建立了高壓水清洗的理論基礎(chǔ)，總結(jié)出主要參數(shù)的計(jì)算公式。但是，這些研究都基于射流對(duì)象為無(wú)限大平面，在管道清洗過(guò)程中，受清洗對(duì)象呈環(huán)形分布和曲率影響，使其和一般的平面清洗有很大的不同，而且隨著管道直徑的減小，這種特殊性越來(lái)越明顯，給清洗壓力、流量、靶距等主要參數(shù)選擇帶來(lái)了一定的困難。針對(duì)小直徑管道清洗過(guò)程中，進(jìn)行了提高清洗效率的討論。

1、高壓水射流清洗

高壓水射流清洗是指以水為土作介質(zhì)，經(jīng)高壓泵加壓產(chǎn)生高壓力抵流速水流，經(jīng)噴嘴轉(zhuǎn)化為低壓力、高流速的水射流后，在沖蝕、剝層、水楔等作用下，使污垢從基體表面脫離的過(guò)程屬于物理清洗的范疇。

2、水射流結(jié)構(gòu)

清洗小直徑管道時(shí)，高壓水射流通常為非淹沒(méi)連續(xù)水射流。在噴嘴出口處有一個(gè)錐形等速流核心區(qū)，射流軸向動(dòng)壓力、流速及密度基本保持不變，稱為水射流的初始段。射流繼續(xù)發(fā)展的部分稱為基本段，其軸心速度與軸心動(dòng)壓有規(guī)律的衰減，而在垂直于軸心的截面上，軸向速度與動(dòng)壓呈高斯曲線關(guān)系，該段內(nèi)射流仍保持完整，具有緊密的內(nèi)部結(jié)構(gòu)最后，非淹沒(méi)射流與環(huán)境介質(zhì)完全混合成水滴與空氣的混合物或霧化。根據(jù)水射流各段的特點(diǎn)，適用于清洗的是基本段。

表面射流基本結(jié)構(gòu)的參數(shù)包括射流起始段長(zhǎng)度和射流擴(kuò)展直徑。蘇聯(lián)學(xué)者根據(jù)大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)總結(jié)出經(jīng)驗(yàn)當(dāng)射流壓力較高時(shí)射流的長(zhǎng)度和雷諾數(shù)無(wú)關(guān)。

3、水射流清洗破壞形式

水射流的清洗機(jī)理是是十分復(fù)雜的，當(dāng)高壓水射流打擊到管道內(nèi)壁的污垢時(shí)，不僅有正向的沖擊作用，而且有切向的沖蝕作用。射流由于擴(kuò)散射向管道內(nèi)壁而轉(zhuǎn)化為切向流，這種高速切向流挾帶著被剝離下來(lái)的垢層物質(zhì)一起沖刷新露出的結(jié)垢表面，增強(qiáng)了清洗效果。所以，清洗過(guò)程具有沖擊作用、壓力作用、空化作用、脈沖負(fù)荷疲勞作用、水楔作用、磨削作用等，對(duì)污垢產(chǎn)生沖蝕、滲透、剪切、壓縮、剝離、破碎等作用，并引起裂紋擴(kuò)散和水楔等。它們不可能同時(shí)起作用，根據(jù)污垢的組織結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、分布狀況及射流工況，其中的一項(xiàng)或幾項(xiàng)起主要作用。

對(duì)質(zhì)地硬脆的污垢，如常見的換熱器、蒸發(fā)器等內(nèi)壁附著的水垢，其抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于抗拉強(qiáng)度，因此，在清洗中起主要作用的破壞形式是拉應(yīng)力破壞。當(dāng)射流壓力足以克服垢層顆粒之間的附著力時(shí)，垢層之間產(chǎn)生裂紋，并在后續(xù)射流的作用下，迅速擴(kuò)散、延伸、交匯，使污垢成片從管道內(nèi)壁剝離下來(lái)，達(dá)到清洗的目的。對(duì)軟勃性的污垢，如瀝青、潤(rùn)滑油等，主要利用射流力剪切力作用，除去垢層。

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