水刀喷嘴是水射流设备的重要元件，它最终形成了水射流工况，同时又  制约着系统的各个部件。对于喷嘴型式，按形状区分有圆柱形喷嘴、扇形喷嘴、异形喷嘴等；按7L数区分有单孔喷嘴、多孔喷嘴；按压力区分有低压喷嘴、高压喷嘴、超高压喷嘴等。为了表叙的系统性和完整性，本书按压力区分喷嘴，以试图较全面地介绍喷嘴的型式。

 由此可知，上例中在工件表面上的打击力为23. 7MPa。打击力并非常量，随着靶距的增加，打击力下降梯度较大，可将曲线近似成三角函数来简单估算射流能量。由此得出在工件表面上的有效射流功率为8. lkW，同样得出相应的比能和效率。

 这一水射流设备能量损失的图解说明。由计算可知，从工件表面上剥除1 crn3的材料仅需6.48J的能量，但由于系统的损失，电动机输入到泵的动力却要求为4 8J /CII13，在射流到达工件之前，86.5%的输入能量都消耗了，只有13. 5%的能量用来做功。为了克服设备系统的影响，剥除材料实际需要的能量约为有效能量的8倍。

 如何改进高压水射流设备、提高射流有用功率是设计人员的任务。在做好系统设备每一个部件的设计与制造的同时，必须设计出最佳喷嘴使之与系统匹配，也就是说喷嘴的设计至关重要，而这一点恰恰最为人们所忽视。

    7.2.1低压喷嘴

    工业用低压喷嘴型式很多。从射流形状设计上，低压喷嘴的成功往往给高压喷嘴许多启示。低压喷嘴的工作压力往往在1MP。至几MPa以内，其射流介质也不仅限于清水，因此液体的温度、黏度、密度、表面张力及其化学腐蚀性能等都是设计时所考虑的因素。

    1．空气辅助雾化喷嘴

    一定量的压缩空气与液体混合后自喷嘴喷出，从而获得良好的雾化特性。这种典型的两相射流广泛应用于除尘、喷射干燥、湿润、涂装、气体冷却和调节等。由于空气的辅助雾化特性，这种喷嘴尤其适用于黏度较大液体的喷涂和喷雾。其喷射方式有重力喷射、虹吸喷射和压力喷射三种，每一种方式均对应不同的设备，且均配有不同的手动或自动控制装置，以控制喷雾形状和尺寸。喷雾形状有扁平扇形、大角锥形和小角锥形。在前两种喷射方式中，液位高度和虹吸高度

2．扇形喷嘴

扇形喷嘴直接由喷嘴形状产生平坦均匀的扁平射流，其剩沉致密性好，扩散角也可在较大范围内变化，其工业应用依据流量、流速、射流角及覆盖面的不同而不同。这种喷嘴也成功地用在高压水射流中。扇形喷嘴一般包括轴向扇形喷嘴和导向板式扇形喷嘴两类。

  轴向扇形喷嘴系液体流经一椭圆喷孔直接形成扇形射流。椭圆喷孑L-般曲-定角度的“楔”与圆锥形喷孔垂直相贯而成。这种“楔”与圆锥形喷孔的相对尺寸和相关位置决定了扇形射流的形状、厚薄与覆盖面。这一点在“高压喷嘴”一节中还要讲到。

扇形喷嘴的结构。不难看出，它们均是由一个楔形与未通圆锥喷孔相贯而成。其压力大都在1MPa以内。为了加工的方便，很多扇形喷嘴的“楔”不是简单的直槽，而是弧形槽，即在工艺上变    导向板式扇形喷嘴也属异形喷嘴，系液体经过一精密加工的导向板表面形成扇形射流。射流经过导向板后基本没有扩散，因而为非渐尖形。其射流截面上具有相对均匀的打击力分布。扇形喷嘴广泛用于清洗、冲刷、喷涂、冷却和表面处理等，将其组合为列式又可用于制作水幕。

    3．空心锥形喷嘴

    该类喷嘴形成的射流截面为一环形，射流本身具有良好的雾化特性，可广泛用于气体冷却、除尘、喷雾干燥等场合。它又分为轴向进人和切向进入两种。这种喷嘴也已用于高压水射流工况，其特点是集中有限流量大面积作业。

轴向空心锥形喷嘴，流体自轴向进入锥形插入体旋转，形成空心锥形射流，其压力多在2MPa以内。

    为切向空心锥形喷嘴，流体自切向进入一圆柱形空腔旋转，经喷嘴形成空心锥形射流。由于没有插入体，因而安装、加工都相对比较简单，但圆柱形空腔的设计是关键。

  4．实心锥形喷嘴

  实心锥形喷嘴形成的射流在一圆形或矩形截面上分布特别均匀，因而广泛用于涂装、冷却、静态清洗或漂洗等场合。它分为轴向进入和切向进入两种。这种喷嘴也已用于高压水射流工况。

 轴向实心锥形喷嘴。喷嘴体内设置一特制的X形叶片，叶片在射流冲击下增加了扰动，从而大大提高了射流分布的均匀度。由于设置阻力，射流扩散性也比较好。

 切向实心锥形喷嘴，它仅用于喷涂作业中，目前这类喷嘴已不采用插入体或叶片，因而已不同于传统的“直角”形实心锥  5．异形低压喷嘴

 部分异形低压喷嘴。图a为螺旋锥形喷嘴，其射流截面形状是两个同心圆，用于塔器的清洗；为一种可形成锥形射流的多喷嘴喷头，这种方法也常用于高压水射流；多孔的罐槽清洗喷嘴和园艺喷灌喷嘴，图e为导向板式扇形喷嘴。

    因为工作压力低，低压喷嘴能以多变的结构产生多变的射流形状。随着技术与工艺的提高，这些水刀喷嘴的工作压力也有不同程度的提高，甚至用至10-30MPa的高压力范围。