题目内容

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108~109 Pa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2.7 L/min”表示每分钟从喷嘴中喷出水2.7升.

②1 MPa=106 Pa,1 L=1×10-3 m3

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:
解析:

  (1)动能(1分),速度一定时流体的质量增加从而动能增大(1分);

  (2)喷出水流横截面积S=5×10-8 m2

  由  得F=pS=300×106×5×10-8 N=15 N(2分);

  (3)排量水喷射速度

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

  切割效率  (其他解法也可)(2分)


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