离心泵的吸入再循环（即入口回流）是一种发生在低流量工况下的、有害的内部流动不稳定现象。它本质上是由于叶轮进口处流体脱离设计工况，产生严重流动分离、二次流和旋涡，并向上游（吸入管）传播所导致的一系列问题。以下是专业的详细说明。
核心概念与两种主要类型
在工程实践中，“吸入再循环”通常指代两种相关但略有不同的内部回流现象，其中第一种是讨论的重点。
1. 叶轮入口回流
这是最经典、最常见的吸入再循环定义，也是技术讨论的焦点。
1）发生条件：当泵的运行流量显著低于其最佳效率点流量时（通常低于BEP流量的50%-70%，具体比例取决于泵的比转速）。
2）物理机制：
● 攻角失配：在设计流量下，流体以最佳“攻角”平顺地进入叶轮叶片流道。在低流量下，进入叶轮的绝对速度减小，但叶轮的圆周速度不变，导致流体进入叶片时的相对速度方向与叶片进口角严重不匹配。
● 流动分离与脱流：这种失配在叶片的工作面（压力面）和背面（吸力面）都会产生严重的流动分离。尤其在工作面，流体无法附着叶片表面流动，从而从叶片前缘脱离。
● 旋涡与回流形成：脱离的流体在叶轮进口（eye）区域形成强烈的旋转涡流（先兆涡）。一部分流体不仅没有进入叶轮，反而被这股旋转的涡流反向甩出叶轮，沿着泵盖或吸入室壁面，向吸入管道方向回流。
● 向上游传播：这股旋转的、不稳定的回流与正向来流在吸入管中激烈碰撞混合，形成高度湍流和压力脉动，并向吸入管道上游传播。
2. 高压侧向低压侧的泄漏回流
这是一种通过间隙的泄漏流动，虽然有时也被称为“再循环”，但其机理与第一种不同，更接近于内部泄漏。
● 发生机制：在叶轮与泵壳体之间，存在为减少泄漏而设置的密封间隙（如口环、耐磨环）。泵出口的高压区与叶轮进口的低压区之间存在压差。即使在设计流量下，也会有少量流体通过这个间隙从高压侧泄漏回低压侧。
● 与第一种的区别：这种流动是连续的、相对稳定的（取决于间隙大小和压差），而第一种是动态的、不稳定的旋涡回流。在专业分析中，第一种对泵的危害远大于第二种。
吸入再循环的主要特征与危害
吸入再循环不仅是能量损失，更会引发一系列严重的运行问题：
1. 振动与噪声
● 产生强烈的、低频的（通常是转速频率的几分之一）压力脉动和机械振动。
● 伴随巨大的、类似“爆米花”或“砾石流动”的轰鸣噪音。
2. 加剧汽蚀
回流造成的剧烈湍流和旋涡会大幅降低叶轮进口处的局部静压。
● 即使系统提供的装置汽蚀余量（NPSHa）在理论上高于泵的必需汽蚀余量（NPSHr），局部低压也可能使流体汽化，产生大量蒸汽气泡。
● 这些气泡在随主流进入叶轮高压区时会溃灭，造成汽蚀损坏。这种由再循环诱发的汽蚀，被称为“再循环汽蚀（即回流汽蚀）”。
3. 性能与效率下降
● 回流意味着部分已获得能量的流体又返回进口，做了无用功，导致泵的有效输出流量减少，效率急剧下降。
● 性能曲线（特别是扬程曲线）可能出现“驼峰”或不稳定区。
4. 机械损伤
● 叶轮：再循环和伴随的汽蚀会导致叶轮进口叶片根部（特别是工作面的后盖板附近）出现特有的“镰刀形”或“扇贝形”空洞状蚀损。
● 口环/耐磨环：不稳定的流动会加速这些密封部件的偏磨和失效。
● 轴与轴承：强烈的径向力和轴向力脉动会缩短机械密封、轴承和轴的使用寿命。
如何识别与避免吸入再循环
1. 设计层面的预防：
● 优化叶轮进口几何形状：在装置汽蚀余量足够的情况下，不要采用那些通过加大入口直径（以改善吸入性能）的叶轮；选用更少的叶片数、特殊的叶片进口修型的叶轮等，可以拓宽泵的稳定运行范围，延迟再循环的发生。
● 诱导轮：对于高吸入要求的泵，加装诱导轮可以提高进口压力，抑制流动分离。
● 双吸叶轮：双吸结构本身具有更好的吸入性能，稳定运行范围更宽。
2. 运行层面的控制：
● 避免长时间低流量运行：这是最关键的运行准则。必须确保泵的运行流量高于其最小连续稳定流量（通常由制造商提供）。
● 安装再循环管路：对于必须在小流量下启停或运行的泵（如锅炉给水泵），必须设置一条从泵出口回到吸入罐的、带孔板或调节阀的再循环管线，以保证通过泵的流量始终高于最小连续稳定流量。
● 监测NPSH裕量：确保有充足的NPSH裕量（例如，NPSHa > 1.3 × NPSHr），以抵御再循环引起的局部压力下降。
总结
从专业视角看，离心泵的吸入再循环（特指叶轮入口回流）是一种由低流量诱发的、破坏性的内部流体动力学失稳现象。它标志着泵已脱离安全高效的工作区，进入一个会引发剧烈振动、噪声、汽蚀和机械损伤的危险工况。工程师在泵选型、系统设计和运行维护中，必须高度重视并主动规避这一现象，确保泵运行在（泵制造商）推荐的流量范围内。
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