液體流速在離心泵系統中的作用

如果你在Merriam-Webster（韋氏詞典） 中查找“泵"一詞的定義，你可能會(huì )認為泵是一種非常簡(jiǎn)單的機器。根據這本古老的詞典，泵是“一種提升、轉移、輸送或壓縮液體的裝置"。雖然這個(gè)定義是正確的，但它并沒(méi)有反映出這種至少自公元前200年以來(lái)就開(kāi)始使用的設備的復雜性。從允許的管道應力（即接管載荷）和雷諾數到能量梯度和比轉速，泵（特別是離心泵是一種半理論半經(jīng)驗的機械 – 泵沙龍注）其實(shí)非常復雜。其中一個(gè)經(jīng)常讓最終用戶(hù)感到困惑的領(lǐng)域是液體流速。

在本篇文章中，我們將解釋為什么液體流速對離心泵系統如此重要、不同種類(lèi)的流動(dòng)、管道直徑對系統的影響以及如何計算泵的出口流速。

任何液體都有兩種流動(dòng)方式：第一種流動(dòng)是層流。想象一下，你想泵送的液體是由許多薄層組成的。在達到一定流速之前，這些層都會(huì )沿同一方向平穩流動(dòng)，保持或多或少的平行軌跡，不會(huì )垂直混合。然而，一旦液體達到一定的流速（稱(chēng)為臨界速度），它就開(kāi)始表現出不同的行為：它開(kāi)始變得湍流。

這被稱(chēng)為湍流，即液體的第二種流動(dòng)方式?；叵胍幌挛覀冊谏弦欢沃刑岬降哪切┍?。但它們并沒(méi)有都朝著(zhù)同一個(gè)方向流動(dòng)，而是分開(kāi)了，一些向上盤(pán)旋，另一些向下折疊，還有一些向相反的方向折回。液體達到臨界速度的點(diǎn)取決于其粘度，湍流流動(dòng)的液體會(huì )導致離心泵出現嚴重的問(wèn)題，我們將在下文中更詳細地討論。

如果保持液體在整個(gè)系統中以層流流動(dòng)對特定型式的泵很重要，那么確定管道直徑對流動(dòng)的影響就很有意義。液體流速可按如下公式計算：

流速 = 1.273×（體積流量/管道內徑）

你不需要數學(xué)學(xué)位就可以理解，當管道內徑減小時(shí)，液體的流速會(huì )增加。此外，如果你有許多不同尺寸的管道，則整個(gè)系統中的液體流速也會(huì )有所不同，這可能會(huì )導致問(wèn)題。

為什么離心泵中的流速變化很重要？離心泵的工作原理是通過(guò)葉輪將動(dòng)能轉化為液體流速。其基本原理是，葉輪是一種連接到軸上的旋轉工具，或者在我們的泵的情況下，通過(guò)使用磁鐵旋轉，它使用向外的推動(dòng)運動(dòng)來(lái)移動(dòng)液體通過(guò)泵及其系統。

當整個(gè)離心泵系統中的壓力開(kāi)始變化時(shí)，其效率開(kāi)始下降。液體在各個(gè)部分的流動(dòng)變得湍流，更多的液體撞擊管道。這就導致了所謂的壓頭損失，即系統中的總壓力損失。此外，由于葉輪以恒定的轉速不斷旋轉，即使液體沒(méi)有穩定地進(jìn)入泵體內，它也會(huì )繼續運轉。這會(huì )導致效率降低、磨損增加、整個(gè)系統的壓力增加，以及整個(gè)系統組件的應力增加。

為了確保泵、管道和配件的最長(cháng)使用壽命，通常，泵的入口流速不應超過(guò)6.5英尺/秒（約2.0 m/s）。同樣，出口流速不應超過(guò)15英尺/秒（約4.5 m/s）

你的系統應該使用的確切的泵流速取決于需要泵送的液體的特性。首先需要考慮的是液體的粘度和在它開(kāi)始變得湍流之前的最大流速。第二個(gè)因素涉及沉積物。如果泵送的液體含有大量沉淀物，則可能需要稍高的流速進(jìn)行泵送，以避免沉淀物在泵體和/或管道內堆積。

正如我們上面討論的，即使出現湍流，離心泵的葉輪也會(huì )繼續旋轉，這會(huì )導致整個(gè)系統的壓力增加和效率降低。從離心泵的性能曲線(xiàn)可以看出：泵出口壓力增加，流量將減少。如果將體積流量除以管道通徑的橫截面積，則可以輕松計算出出口流速。