純化水管道流速設(shè)計(jì)
【武漢純水設(shè)備www.www.yagemodel.com /】流體在管道內(nèi)流動，從流體力學(xué)上可分成二種流動狀態(tài)⑵，一種稱之為層流（滯留），流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動跡線成軸向有條不紊運(yùn)動，流體處于這樣的流動狀態(tài)下其雷諾數(shù)（Re）小于2300。另一種稱之為湍流，流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動跡線不僅有軸向流動，同時(shí)又有徑向流動，流體處于這樣的流動狀態(tài)下其雷諾數(shù)大于4000。流體的雷諾數(shù)處于2300~4000時(shí)，其流動狀態(tài)為過渡狀態(tài)，也稱之為不穩(wěn)定狀態(tài)，由于流體的粘度不同，其過渡狀態(tài)的雷諾數(shù)也不同，當(dāng)雷諾數(shù)超過了10000以上所有流體都處在湍流狀態(tài)。只有流體真正處于穩(wěn)定的湍流狀態(tài)下，流體中的質(zhì)點(diǎn)才不至于停留在管壁上，工業(yè)純水設(shè)備由于微生物的分子量要比水分子量大得多，即使管壁處的軸向流速為零m/sec，而管壁處的徑向流速不為零m/sec，此時(shí)管壁處微生物的動量大于管壁處水的動量，處于穩(wěn)定狀態(tài)的湍流中的微生物不易滯留在管壁上生長，在管壁上不易形成生物膜。所以雷諾數(shù)大于10000是設(shè)計(jì)純化水管道管徑的必需達(dá)到的條件。
ISPE指南中指出防止?fàn)I養(yǎng)物聚集和細(xì)菌黏附在管壁所需要的流速要超過3ft/s或雷諾數(shù)大于湍流值⑸。從工業(yè)純水設(shè)備管道實(shí)際運(yùn)行來看，當(dāng)在大量用水的生產(chǎn)期間，保證管道中大于3ft/s流速或更高流速很容易做到，但是在不生產(chǎn)期間或低流量運(yùn)行時(shí)，由于送出水管管徑較大，在回水管道中的流速已經(jīng)到達(dá)了水流速的上限時(shí)，送出水管的流速也達(dá)不到3ft/s。研究表明在低于3ft/s的流速，雷諾數(shù)達(dá)到20000以上的較低流速在全球許多大的制藥公司普遍采用，并能保證半導(dǎo)體純化水設(shè)備管道中不利于微生物附著生長的狀態(tài)⑹。因此，以20000雷諾數(shù)以上為目標(biāo)來設(shè)計(jì)送、回水管道的管徑和流量更符合實(shí)際的需要。
純化水輸送管道系統(tǒng)應(yīng)采取循環(huán)方式⑴，所有使用點(diǎn)都處在這一個(gè)循環(huán)管道上，管道內(nèi)合理的流速設(shè)計(jì)有利于微生物的控制。從純水泵以一定量的純化水送出以后，通過循環(huán)管路到達(dá)各個(gè)使用點(diǎn)。當(dāng)輸送管為同一管徑時(shí)，隨著各使用點(diǎn)取水增加，越到管道后面，其管道內(nèi)的流量就越小，其流速也越小，存在低于最低設(shè)計(jì)流速的風(fēng)險(xiǎn)，所以循環(huán)管道使用同一直徑管道對純化水系統(tǒng)是不合適的。一般設(shè)計(jì)選擇漸變縮小管徑，以便保證其后面管道也有較高的流速。但是，隨著用水負(fù)荷的變化，有時(shí)會因?yàn)樵谘h(huán)管道上會增加使用點(diǎn)，而漸變縮小的管道又不能滿足使用點(diǎn)的流量。簡化管道流速匹配設(shè)計(jì)，常常把循環(huán)管道直徑設(shè)計(jì)成二個(gè)管徑，實(shí)驗(yàn)室純水設(shè)備所有使用點(diǎn)前設(shè)計(jì)成一個(gè)較大直徑的管道，最后一個(gè)使用點(diǎn)以后設(shè)計(jì)成較小管徑的管道，這段管道我們稱之為回水管道。
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