聚脲喷涂喷枪的设计研究及FLUENT仿真分析

摘要

随着工业化与城市化进程的日益加快，对涂装技术的要求在不断提高。其中，聚脲喷涂技术因其优异的性能而被广泛运用于成产制造当中。但聚脲涂料的两种组份得不到充分的混合时，极易导致涂层质量不佳。且聚脲材料的两种组分的反应速度极快，不能提前混合，必须在喷枪内撞击混合后迅速喷出，因此，喷枪对提高聚脲喷涂的混合效果和喷涂质量起到关键作用，故对喷枪的研发具有极其重要的意义。
　　本研究对聚脲喷涂技术的深入研究之后，基于撞击流理论，设计了新型聚脲喷涂喷枪；该喷枪的混合室采用两级撞击混合，两级撞击分别采用两组T型和两组Y型对撞混合形式，同时该喷枪采用一组T型高压空气清洗系统，并且改进了物料供给装置和雾型调节系统；之后，利用 Solidworks建立了喷枪整体的三维模型；利用FLUENT流体分析软件对新型喷枪混合室和清洗系统与传统喷枪结构进行仿真对比，从速度、压力、湍流强度、微观混合时间等角度论证新型喷枪混合室和清洗系统改进后的增益效果。以期为聚脲喷涂喷枪的设计提供理论依据，同时对其它撞击流混合器的相关研究提供参考。结果表明:通过改进喷枪的结构，本文设计的新型聚脲喷涂喷枪的混合效果和清洗效果都有了质的飞越。聚脲材料在本喷枪内混合后的雷诺数远大于2320，能够实现很好的雾化效果；流体在喷枪内停留的总时间约为5.71ms，在第一和第二混合室内的微观混合时间分别约为0.89和0.32ms，微观混合时间小于1 ms，可满足具有反应迅速、固化时间短特性的聚脲材料混合要求；流体在第一、第二撞击区存在剧烈的压力波动，但在物料导流通道内的压力均匀的分布在5.58～5.92Mpa之间，一方面证明了该喷枪导流通道设计合理，另一方面，此喷枪结构还增加了撞击混合强度；2T+2Y型混合室第一撞击区混合效果明显优于1-1T型混合室，故采用多组T型或Y型对撞混合形式可增益喷枪的混合效果；且2T+2Y型混合室第二撞击区的混合效果较第一撞击区好，故合理增加撞击流混合室的混合级数可有效的优化喷枪的混合效果；混合区域主要集中在撞击区，导流管等其他区域对混合效果贡献不大；较单一高压空气源的清洗系统，T型高压空气进入通道的清洗系统极大地提高了流体的清洗效果，且高压空气入口半径为1.8mm可满足较高的清洗要求。

目录

1绪论

1. 1研究背景

1. 2聚脲喷涂国内外研究现状

1. 3撞击流理论的研究现状

1. 4研究内容

2喷涂聚脲弹性体技术

2. 1聚脲材料的性能特点

2. 2聚脲材料的分类及化学反应原理

2. 3聚脲弹性体技术的应用

2. 4撞击流理论

2. 5本章小结

3聚脲喷涂喷枪的设计

3. 1喷枪总体结构设计

3. 2喷枪的工作原理

3. 3喷枪主要部件结构设计

3. 4本章小结

4混合室与清洗系统仿真分析

4. 1仿真分析步骤及方法

4. 2混合室混合效果仿真分析

4. 3清洗系统清洗效果仿真分析

4.4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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