粘性流體的泵密封問題以及不同流體如何影響旋轉泵

問：泵用戶在處理粘性液體時應注意哪些密封問題？

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

在許多情況下，輔助系統包括輔助組件，例如孔板和過濾器，它們在處理粘性液體時可能會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。應始終咨詢密封件制造商以獲取詳細信息和正確選擇目的。

要了解有關粘性液體和旋轉動力泵之間的連接的更多信息，請參閱泵的機械密封-正確選擇，安裝和操作的節省成本指南，以及ANSI / HI 9.6.7旋轉動力泵-液體效果指南粘度對性能的影響。

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別？旋轉泵的性能會受到不同流體類型的影響嗎？

答：流體類型對旋轉泵的影響通常與粘性有關。流體的粘度是其抵抗內部剪切力的趨勢。

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

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

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/或剪切時的時間長度的變化。

圖2到6中定義了幾種類型的非牛頓流體。當剪切應力與剪切速率的比率隨剪切速率的增加而增加時，可逆地且與時間無關，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。

對于大于零的剪切速率，當剪切應力與剪切速率的比率恒定時，它與時間無關。當僅當剪切應力大于固定的最小值大于零時才發生剪切時，流體被稱為塑料。諸如膩子或成型粘土之類的塑性流體的特征在于屈服點，這意味著必須先對流體施加一定的最小應力或力，然后才能發生任何流動。

當剪切應力與剪切速率的比率隨剪切速率的增加而減小時，可逆且與時間無關，并且僅在零剪切應力時才出現零剪切速率，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定。

當剪切應力與剪切速率之比降低時，流體是觸變性的，并且是時間相關的，因為隨著時間的流逝，該比率在零剪切速率和應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間的流逝。當這些材料的表觀粘度隨著剪切速率的增加和剪切時間的延長而降低時，大多數潤滑脂，鉆探泥漿，凝膠和流沙都是觸變流體。

當在任何給定的瞬間，所有剪切速率下的剪切應力與剪切速率之比是恒定的，但隨著時間增加，流體是流變的。

有些潤滑脂是故意制造的，具有部分流變特性，有助于在穩定條件下進行泵送；但是，在軸承上剪切時，潤滑脂會累積到更高的表觀粘度。