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液體流速在離心泵系統(tǒng)中的作用
閱讀：108 發(fā)布時(shí)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(huì)認(rèn)為泵是一種非常簡單的機(jī)器,。根據(jù)這本古老的詞典,，泵是“一種提升,、轉(zhuǎn)移、輸送或壓縮液體的裝置",。雖然這個(gè)定義是正確的,，但它并沒有反映出這種至少自公元前200年以來就開始使用的設(shè)備的復(fù)雜性。從允許的管道應(yīng)力（即接管載荷）和雷諾數(shù)到能量梯度和比轉(zhuǎn)速,，泵（特別是離心泵是一種半理論半經(jīng)驗(yàn)的機(jī)械 – 泵沙龍注）其實(shí)非常復(fù)雜,。其中一個(gè)經(jīng)常讓最終用戶感到困惑的領(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(duì)離心泵系統(tǒng)如此重要,、不同種類的流動(dòng),、管道直徑對(duì)系統(tǒng)的影響以及如何計(jì)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(zhì)上是液體在泵系統(tǒng)中每秒移動(dòng)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(guān)閉或其它原因，在整個(gè)系統(tǒng)的流速可能會(huì)發(fā)生變化,。但有一件事是不變的,，那就是流量。由于質(zhì)量守恒定律,，流量是恒定不變的,，進(jìn)去多少就會(huì)出來多少。這就是為什么對(duì)于一個(gè)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(jì)算，例如質(zhì)量流量（在特定時(shí)間段內(nèi)通過泵系統(tǒng)的質(zhì)量的度量）或體積流量（處理的體積的度量）,。然而,，這兩種指標(biāo)都有兩個(gè)共同點(diǎn)：它們的最終答案都是平均值，而且結(jié)果都會(huì)受到流速變化的影響,。我們將在下一節(jié)中進(jìn)一步說明,。
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(dá)到一定流速之前，這些層都會(huì)沿同一方向平穩(wěn)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(dá)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(dòng)方式,?；叵胍幌挛覀?cè)谏弦欢沃刑岬降哪切┍印５鼈儾]有都朝著同一個(gè)方向流動(dòng),，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(dá)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(dǎo)致離心泵出現(xiàn)嚴(yán)重的問題,，我們將在下文中更詳細(xì)地討論,。
如果保持液體在整個(gè)系統(tǒng)中以層流流動(dòng)對(duì)特定型式的泵很重要，那么確定管道直徑對(duì)流動(dòng)的影響就很有意義,。液體流速可按如下公式計(jì)算：
流速 = 1.273×（體積流量/管道內(nèi)徑）
你不需要數(shù)學(xué)學(xué)位就可以理解,，當(dāng)管道內(nèi)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(tǒng)中的液體流速也會(huì)有所不同，這可能會(huì)導(dǎo)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(dòng)能轉(zhuǎn)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(zhuǎn)工具,，或者在我們的泵的情況下，通過使用磁鐵旋轉(zhuǎn),，它使用向外的推動(dòng)運(yùn)動(dòng)來移動(dòng)液體通過泵及其系統(tǒng)。
當(dāng)整個(gè)離心泵系統(tǒng)中的壓力開始變化時(shí),，其效率開始下降,。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(dǎo)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(zhuǎn)速不斷旋轉(zhuǎn),，即使液體沒有穩(wěn)定地進(jìn)入泵體內(nèi)，它也會(huì)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),。這會(huì)導(dǎo)致效率降低,、磨損增加,、整個(gè)系統(tǒng)的壓力增加，以及整個(gè)系統(tǒng)組件的應(yīng)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(yīng)超過6.5英尺/秒（約2.0 m/s）。同樣,，出口流速不應(yīng)超過15英尺/秒（約4.5 m/s）
你的系統(tǒng)應(yīng)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(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(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(huì)繼續(xù)旋轉(zhuǎn),，這會(huì)導(dǎo)致整個(gè)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(jì)算出出口流速,。