恒溫槽作為一種非常常規(guī)且常見的恒溫裝置，已被廣泛應用于生物技術、化學、半導體、醫(yī)療技術、汽車、航空航天等眾多領域。如圖1所示，在面對恒溫槽的選擇和使用情況下，參數設定需要考慮眾多實際問題。每一項恒溫槽參數的背后都會有1-2項機械或物性參數對其影響，如循環(huán)泵揚程和流量都需要綜合考慮泵性能曲線及恒溫介質的物性等參數。

圖1 恒溫槽參數及影響因素

在選擇和使用恒溫槽時，需要考慮流體流動狀態(tài)、介質選擇和換熱效率等參數。本文，我們從流體流動先來講一講。

關于液體的流動性

恒眾所周知的，流體的流動性好不好，我們必然會考慮的就是流體粘不粘，也就是粘度。粘度分為動力粘度（μ）和運動粘度（ν），兩者的換算方式為：

μ = ν × ρ

即 動力粘度 = 運動粘度 × 介質密度

注意：ρ：g/cm³；μ：mPa·s；ν：cSt；或者ρ：kg/m³；μ：Pa·s；ν：m²/s

動力粘度通常使用的單位為泊（P）、厘泊（cP）、毫帕秒（mPa·s）和帕秒（Pa·s）等，相互之間的換算關系如下：

1 P = 100 cP = 0.1 Pa·s = 100 mPa·s

運動粘度通常使用的單位為m²/s、斯（St）和厘斯（cSt）等，相互之間的換算關系如下：

1 m²/s = 10⁴ St = 10⁶cSt

液體怎么在管道內流動

圖2 某管道內流體流動示意圖

如圖2所示，流體在管道中的流動遵循流體的機械能守恒獲得流體流動的方程。即：壓力勢能+動能+重力勢能=常數。如圖2所示管道內流動過程，在理想狀態(tài)下，1點位和2點位的能量應該是守恒的，即：

然而實際情況下，由于摩擦等存在，從1點位流到2點位必然會有能量損失，因此為了能夠使等式成立，往往需要考慮在前端施加動力，在后端考慮損失。正因此，泵可以給流體提供外加壓頭，而管道尺寸、形狀、變徑、彎頭、閥門等等均會產生管道阻力而產生壓頭損失，因此對上式變形可得：

其中，以圖2為例，等式從左到右八項分別為 1點靜壓頭、1點動壓頭、1點位壓頭、外加壓頭、2點靜壓頭、2點動壓頭、2點位壓頭、壓頭損失。

由此，我們可以得到以下結論

1、流體的流速、流量均與動力粘度成反比；

2、壓降與動力粘度成正比；

3、流體的粘度越大，則表示流體的流動性越差；

4、外循環(huán)管路過長、過細、有過多管道連接件都會導致大量的能量損失而阻礙流動；

5、當外負載管路阻力較高時應考慮升高泵壓。

關于雷諾數——Re

此外，在管道內流動時，我們如何評估流體的粘度對流動影響是否嚴重以及流體的流動狀態(tài)呢？我們需要引入一個無量綱參數，雷諾數——Re，其計算方式如下：

Re=duρ/μ

其中，d為管道的當量直徑，μ為流體的粘度、ρ為流體的密度、u為流體的流速。根據Re的從小到大，可以將流體的流動狀態(tài)分為層流、過渡流和湍流，如果想要流體在流動的過程中有充分的返混，那么需要加大雷諾數是流體進入湍流；如果想要層層推進，沒有返混那么就要讓流體流動緩慢，處于層流狀態(tài)。

那么層流和湍流對于恒溫有什么影響呢？讓我們留個小懸念，我們下次再討論~

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