液体采样泵的吸程与扬程

TXB2016.2

 液体采样泵是指具备抽水口、排水口各一个，并且在进口处能够持续形成真空或负压；排水口处形成一定输出压力；工作介质为水或液体；体积小巧的一种泵产品，也叫“微型真空水泵”的。液体采样泵是仪器仪表行业常用部件，广泛应用于环保、石油、石化、供水、医药、化工、科研等领域。吸程与扬程是液体采样泵的重要参数。

    吸程也叫最大自吸高度(也可以理解为自吸的程度)。即液体采样泵在不加引水的情况下，能自动将水吸上来的最大高度(泵抽水口距离待抽液面的垂直距离)。一般水源低于泵的摆放位置时，就需要泵有自吸能力。仪器仪表行业经常使用液体采样泵进行液体转移，具有良好自吸能力的微型真空水泵大有用武之地。微型真空水泵在吸入行程时，泵腔内会产生一定的真空度，当地大气压与泵腔内压力之差（即相对真空度）推动液体进入泵腔，在泵的排出行程时压出液体。

     液体采样泵不同于离心泵，一般在计算吸程时不用计算汽蚀余量。但是某些情况下蒸汽问题同样会困扰液体采样泵。所有输送易蒸发的流体的真空泵都会面临这一问题。蒸汽（又称可凝性气体），是相对于永久气体（或称非可凝性气体）而言的。对于任何一种气体，都存在着一个临界温度，在临界温度以上的气体，不能通过等温压缩发生液化，称为永久气体；而在临界温度以下的气体，靠单纯增加压力即能使其液化，便是蒸汽。空间中的蒸汽分子返回到液体内去的过程叫凝结。凝结的逆过程，即液体分子飞到空间变成蒸汽的现象，叫蒸发。蒸发率等于凝结率时，处于饱和状态，此时空间蒸汽的压力称为对应平衡温度下的饱和蒸汽压。物质的饱和蒸汽压随着温度的升高而增大。饱和蒸汽压的存在，是蒸汽有别于理想气体模型的根本之处。蒸汽一旦达到饱和，如果对饱和蒸汽继续作等温压缩，蒸汽压力将不再升高而是维持饱和蒸汽压的值不变，即不再服从波义耳—马略特定律，多余部分的蒸汽将凝聚为液态或固态；反之，在饱和蒸汽与其凝聚相（液态或固态）平衡共存的情况下，对蒸汽作等温膨胀，蒸汽的压力也不会降低，而是其凝聚相不断蒸发或升华来补充蒸汽，直至全部变成蒸汽为止。在相联通的真空系统中，如果某一处存在有挥发性较强的固体或液体，那么此处就相当于系统中的一个放气源，使该物质在系统中的压力始终为对应温度下的饱和蒸汽压，这常常会限制系统极限真空度的提高。物质的饱和蒸汽压与温度的关系常用Antoine方程计算，公式简洁，准确性高，但温度适应范围窄。水的饱和蒸汽压计算还有Keenan和Keyes经验公式，在350摄氏度下准确性很高，但计算较繁。

    以知名国货气海品牌微型泵为例，有些用户在使用微型真空水泵（液体采样泵）时，水温较低时吸程、扬程够用，无水可抽时不怕长时间干转，性能特别稳定，泵寿命也可以抗衡进口泵。但当抽取的水温度高于大约80℃时，抽水流量就下降较大，只要水温低于80℃就一切正常。用进口名牌真空泵进行试验也存在同样的问题。这是由于泵腔在吸入行程中压力低于大气压，这一压力下水的沸点低于大气压下的沸点。如果水温较高则会析出大量被溶解的气体甚至会达到沸点，迅速产生大量的水蒸汽，泵腔内充满饱和蒸汽，减少了泵的吸水量，而在泵腔压缩时，可能会有凝结水产生，输出的是两相流体，泵的吸程与流量将下降。理论上讲，泵腔内的极限真空度是该温度对应的液体饱和压力。如果要输送温度较高的水，选择液体采样泵时不仅要考虑材料的耐热性，还必须考虑蒸发导致的泵效率下降问题，应留有裕量，选择流量更大的泵。

    液体采样泵的扬程指水泵能够扬水的高度，通常用H表示，单位是m。从泵入水口至水源水面的垂直高度，叫做吸水扬程，简称吸程；从泵出水口至出水池水面的垂直高度，即水泵能把水压上去的高度，叫做压水扬程，简称压程。即扬程= 吸水扬程 + 压水扬程。这里说的扬程不含管道水流受摩擦阻力而引起的损失扬程。在同样的流量下扬程更高的微型真空水泵产生的相对真空度更大，排水压力也更高。在同样流量和功率的情况下，扬程越高说明微型真空水泵的效率也越高。比如可调速液体采样泵WNY1000和非调速的WKY1000扬程都可以达到5m，在液体采样泵中居于先进水平。

    需要说明的是生产厂家给出的泵性能指标是在一定实验条件下得出的，如给定的气压、水温、管径。而用户实际的使用条件千差万别，管路中常常有不同的阻力元件，实际的扬程一般会有差异。除了理论计算外，有时还需要通过试验确定。