粘性流體的泵密封問題以及不同流體如何影響旋轉(zhuǎn)泵

問：泵用戶在處理粘性液體時(shí)應(yīng)注意哪些密封問題？

A.與粘性液體有關(guān)的密封問題很復(fù)雜。機(jī)械密封或密封裝置必須能夠在一系列預(yù)期的粘性條件（包括瞬態(tài)或不正常條件）下密封泵。機(jī)械密封組件可能無(wú)法達(dá)到預(yù)期的性能，或者可能承受高于水的載荷。與機(jī)械密封件相連的是密封件沖洗裝置和相關(guān)的管道。

在許多情況下，輔助系統(tǒng)包括輔助組件，例如孔板和過濾器，它們?cè)谔幚碚承砸后w時(shí)可能會(huì)堵塞或停止正常工作。

管道通常在泵殼的外部，可能需要伴熱或其他考慮因素，以確保正確沖洗密封件。應(yīng)始終咨詢密封件制造商以獲取詳細(xì)信息和正確選擇目的。

要了解有關(guān)粘性液體和旋轉(zhuǎn)動(dòng)力泵之間的連接的更多信息，請(qǐng)參閱泵的機(jī)械密封-正確選擇，安裝和操作的節(jié)省成本指南，以及ANSI / HI 9.6.7旋轉(zhuǎn)動(dòng)力泵-液體效果指南粘度對(duì)性能的影響。

圖1. 牛頓流體示例。圖2.膨脹液示例。圖3.塑料流體示例。圖4.偽塑性流體示例。圖5.觸變流體示例。圖6.流變流體實(shí)例。（圖片由液壓研究所提供）

問：牛頓流體和非牛頓流體之間有什么區(qū)別？旋轉(zhuǎn)泵的性能會(huì)受到不同流體類型的影響嗎？

答：流體類型對(duì)旋轉(zhuǎn)泵的影響通常與粘性有關(guān)。流體的粘度是其抵抗內(nèi)部剪切力的趨勢(shì)。

泵送流體的粘度會(huì)影響所需的凈凈進(jìn)口正壓力（NPIPR），并將影響泵的流量滑差。

當(dāng)剪切應(yīng)力與剪切速率的比率在所有剪切速率下都是恒定的，并且與時(shí)間無(wú)關(guān)，并且零剪切速率僅在零剪切應(yīng)力下存在時(shí)，流體就是牛頓流體（見圖1）。大多數(shù)礦物油的溫度都高于濁點(diǎn)（該溫度開始出現(xiàn)渾濁的溫度），溶劑和水接近該條件，被認(rèn)為是牛頓流體。這些流體的粘度與剪切速率無(wú)關(guān)。

非牛頓流體將改變粘度以匹配施加到流體上的剪切速率和/或剪切時(shí)的時(shí)間長(zhǎng)度的變化。

圖2到6中定義了幾種類型的非牛頓流體。當(dāng)剪切應(yīng)力與剪切速率的比率隨剪切速率的增加而增加時(shí)，可逆地且與時(shí)間無(wú)關(guān)，則稱為流體膨脹（見圖2）。高濃度的顏料汽車懸浮液（如油漆，印刷油墨和某些淀粉）是膨脹流體。

這些流體的表觀粘度隨著剪切速率的增加而增加。一些膨脹液以高剪切速率固化。

對(duì)于大于零的剪切速率，當(dāng)剪切應(yīng)力與剪切速率的比率恒定時(shí)，它與時(shí)間無(wú)關(guān)。當(dāng)僅當(dāng)剪切應(yīng)力大于固定的最小值大于零時(shí)才發(fā)生剪切時(shí)，流體被稱為塑料。諸如膩?zhàn)踊虺尚驼惩林惖乃苄粤黧w的特征在于屈服點(diǎn)，這意味著必須先對(duì)流體施加一定的最小應(yīng)力或力，然后才能發(fā)生任何流動(dòng)。

當(dāng)剪切應(yīng)力與剪切速率的比率隨剪切速率的增加而減小時(shí)，可逆且與時(shí)間無(wú)關(guān)，并且僅在零剪切應(yīng)力時(shí)才出現(xiàn)零剪切速率，則流體是假塑性的。許多乳液，例如水基流體和樹脂材料，都是假塑性流體。

它們的表觀粘度隨剪切速率的增加而降低，但在高剪切速率下趨于穩(wěn)定。

當(dāng)剪切應(yīng)力與剪切速率之比降低時(shí)，流體是觸變性的，并且是時(shí)間相關(guān)的，因?yàn)殡S著時(shí)間的流逝，該比率在零剪切速率和應(yīng)力下逐漸增加回到其“靜止”值，并逐漸降低至極限值在恒定的剪切速率下隨著時(shí)間的流逝。當(dāng)這些材料的表觀粘度隨著剪切速率的增加和剪切時(shí)間的延長(zhǎng)而降低時(shí)，大多數(shù)潤(rùn)滑脂，鉆探泥漿，凝膠和流沙都是觸變流體。

當(dāng)在任何給定的瞬間，所有剪切速率下的剪切應(yīng)力與剪切速率之比是恒定的，但隨著時(shí)間增加，流體是流變的。

有些潤(rùn)滑脂是故意制造的，具有部分流變特性，有助于在穩(wěn)定條件下進(jìn)行泵送；但是，在軸承上剪切時(shí)，潤(rùn)滑脂會(huì)累積到更高的表觀粘度。