问题 计算题

超高压水切割又称“水刀”,它是将普通水经过多级增压后,通过一个极细的喷嘴喷出一道高速”水箭”,对切割表面产生108~109Pa的压强。工业上常用来切割大理石、钢板等坚硬物体。下表是某高压水切割机技术参数:

提示:①表中“排量2.7L/min”表示每分钟从喷嘴中喷出水2.7升。

②1MPa=106Pa,1L=1×10-3m3

请回答:

(1)“水刀”有纯水切割和加磨料切割(磨料为密度大于水的石英砂、金刚砂)两种。高速水流能切割坚硬物体是因为高速水流具有较大的______________(填一种能量名称),加入磨料后切割能力大大提高了,这是因为____________________________________。

(2)若不考虑水从喷嘴喷出后横截面积的变化,高压水流对切割面的压力为多大?

(3)高压水切割机的切割效率是多少?

答案

解:

(1)动能;速度一定时流体的质量增加从而动能增大

(2)喷出水流横截面积S=5×10-8m2

,得F=pS=300×106×5×10-8N=15N;

(3)排量水喷射速度

水刀有效功率P' =Fυ=15×900W=1.35×104W=13.5 KW

切割效率 (其他解法也可)

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