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液體流速在離心泵系統(tǒng)中的作用
閱讀：386 發(fā)布時間：2024-12-30如果你在Merriam-Webster（韋氏詞典） 中查找“泵"一詞的定義,，你可能會認為泵是一種非常簡單的機器,。根據(jù)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"。雖然這個定義是正確的,，但它并沒有反映出這種至少自公元前200年以來就開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(shù)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）其實非常復雜,。其中一個經(jīng)常讓最終用戶感到困惑的領域是液體流速,。
在本篇文章中，我們將解釋為什么液體流速對離心泵系統(tǒng)如此重要,、不同種類的流動,、管道直徑對系統(tǒng)的影響以及如何計算泵的出口流速。
就像泵的整體功能一樣,，乍一看，理解液體流速似乎很容易,。它本質上是液體在泵系統(tǒng)中每秒移動多少英尺或多少米,。然而，簡單也而已,?！坝捎诠艿揽s徑、閥門部分關閉或其它原因,，在整個系統(tǒng)的流速可能會發(fā)生變化,。但有一件事是不變的，那就是流量。由于質量守恒定律,，流量是恒定不變的,，進去多少就會出來多少。這就是為什么對于一個新系統(tǒng)來說,，首先必須確定的是所需的流量,。"
流量可以通過多種不同的方式計算，例如質量流量（在特定時間段內(nèi)通過泵系統(tǒng)的質量的度量）或體積流量（處理的體積的度量）,。然而,，這兩種指標都有兩個共同點：它們的最終答案都是平均值，而且結果都會受到流速變化的影響,。我們將在下一節(jié)中進一步說明,。
任何液體都有兩種流動方式：第一種流動是層流。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，這些層都會沿同一方向平穩(wěn)流動,，保持或多或少的平行軌跡,，不會垂直混合。然而,，一旦液體達到一定的流速（稱為臨界速度）,，它就開始表現(xiàn)出不同的行為：它開始變得湍流。
這被稱為湍流,，即液體的第二種流動方式,。回想一下我們在上一段中提到的那些薄層,。但它們并沒有都朝著同一個方向流動,，而是分開了，一些向上盤旋,，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取決于其粘度,，湍流流動的液體會導致離心泵出現(xiàn)嚴重的問題,，我們將在下文中更詳細地討論。
如果保持液體在整個系統(tǒng)中以層流流動對特定型式的泵很重要,，那么確定管道直徑對流動的影響就很有意義,。液體流速可按如下公式計算：
流速 = 1.273×（體積流量/管道內(nèi)徑）
你不需要數(shù)學學位就可以理解，當管道內(nèi)徑減小時,，液體的流速會增加,。此外,，如果你有許多不同尺寸的管道，則整個系統(tǒng)中的液體流速也會有所不同,，這可能會導致問題,。
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葉輪將動能轉化為液體流速,。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,，通過使用磁鐵旋轉,，它使用向外的推動運動來移動液體通過泵及其系統(tǒng)。
當整個離心泵系統(tǒng)中的壓力開始變化時,，其效率開始下降,。液體在各個部分的流動變得湍流，更多的液體撞擊管道,。這就導致了所謂的壓頭損失,，即系統(tǒng)中的總壓力損失。此外,，由于葉輪以恒定的轉速不斷旋轉,，即使液體沒有穩(wěn)定地進入泵體內(nèi)，它也會繼續(xù)運轉,。這會導致效率降低,、磨損增加、整個系統(tǒng)的壓力增加,，以及整個系統(tǒng)組件的應力增加,。
為了確保泵、管道和配件的最長使用壽命,，通常,，泵的入口流速不應超過6.5英尺/秒（約2.0 m/s）。同樣,，出口流速不應超過15英尺/秒（約4.5 m/s）
你的系統(tǒng)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始變得湍流之前的最大流速。第二個因素涉及沉積物,。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行泵送，以避免沉淀物在泵體和/或管道內(nèi)堆積,。
正如我們上面討論的，即使出現(xiàn)湍流,，離心泵的葉輪也會繼續(xù)旋轉,，這會導致整個系統(tǒng)的壓力增加和效率降低,。從離心泵的性能曲線可以看出：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。