Page 82 - 《橡塑技术与装备》2025年5期

橡塑技术与装备
HINA R&P TECHNOLOGY AND EQUIPMENT

聚合物加工设备内壁射流清理工艺

设计优化

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余威佑 ，辛瑞峰 ，张昊 ，李金芳 ，张国辉 2* ，张冰 1*
(1. 北京化工大学机电工程学院，北京 100029 ;
2. 山西北方兴安化学工业有限公司，山西 太原 030008)
摘要 ： 为提高旋转式射流喷头的清洗效率，使用 Fluent 对喷头的倾斜角度和旋转速度进行模拟仿真，以对旋转式射流喷头的
结构进行参数优化。仿真结果表明 ：随着喷嘴倾斜角度增大，最大冲击压力逐渐降低，当喷嘴倾斜角度超过 20° 时，最大冲击压
力下降明显。喷头旋转速度对最大冲击压力和射流路径均有影响，当喷头转速大于 180 r/min 时，冲击压力下降明显，当转速大
于 240 r/min 时射流偏移路径逐渐增大。在保证既有足够的打击力，又能驱动喷头旋转的前提下，喷嘴倾斜角度设定在 20° 左右，
旋转速度设定在 180 r/min 左右最佳。
关键词 ： 旋转喷头 ；水射流 ；模拟仿真 ；参数优化
中图分类号 ： TQ320.61 文章编号 ： 1009-797X(2025)05-0038-05
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2025.05.008

0 引言 行射流清理的相关工艺技术日益受到重视。旋转式射流
[4]
聚合物加工设备包括反应釜、捏合机等混合设备， 喷头由前置喷嘴、后置喷嘴、旋转体和进水口组成 ，
柱塞挤出机、螺杆挤出机等成型设备以及旋转流变仪、 如图 2 所示。其中，前置喷嘴主要用于清洗前方污垢，
毛细管流变仪等物性检测设备，如图 1 所示。由于聚 后置喷嘴则在提供旋转动力的同时辅助清洗。当喷头
合物材料具有高粘性特点，加工过程结束后设备内部 工作时，喷嘴会绕自身轴线旋转，并配合喷杆进给运
会残留大量物料，目前主要依靠人工采用刮刀、铲子 动实现清理，如图 3 所示 。
等方式清理 [1~2] ，不仅费时费力而且危险性高。

图 2 旋转式射流喷头

图 1 聚合物加工设备 为提高旋转式射流喷头的清洗效率并节约水用
量，需要对旋转喷头结构进行优化，对喷嘴的倾斜角
水射流清理技术具有高效、安全性高的优点，广
泛应用于石油化工、电力、造船、建筑等领域 [3] ，也 度、旋转速度进行计算分析以确定其最佳结构参数。
作为化工反应设备化工反应釜、换热器、塔器的清洗
作者简介 ：余威佑 (1999-)，男，硕士研究生在读，主要
方式。因此针对聚合物加工设备内壁清理任务需求， 研究方向为聚合物加工工艺与装备。
采用旋转式射流喷头对设备内壁残留的高粘度物料进 * 为通讯作者

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