如果有了限流器，代表無論泵浦壓力設定在哪裡，水流量都會保持不變？
答案是不會。水流量和壓力是相互關聯的，所以在其他條件不變的情況下，提高壓力會增加通過限制器的水流量。然而，當討論基於使用義式咖啡粉餅時，流量的物理學就變得相當複雜。
首先，我們需要理解限流器的作用。限流器是一段直徑非常小的管道（通常為0.8毫米），它位於泵浦和沖煮頭之間，看起來就像個帶有小孔的螺帽。限流器的細小直徑限制了水流，這會增加浸濕咖啡粉餅並填充粉餅上方空間（頂部空間）所需的時間，從而創造出一個小範圍的低壓預浸萃取。
首先，讓我們看一下水流到達咖啡粉餅的簡化示意圖：
水進入機器後會被泵浦加壓，並將水推進連接泵浦和限流器之間的管道。壓力表通常連接在這裡的管道上，這意味著它測量的是泵浦的壓力，而不是咖啡粉餅本身的壓力。限流器位於泵浦和沖煮頭之間，通常非常靠近沖煮頭。水進入沖煮頭後，必須通過分水網的孔隙，穿過分水網和粉餅之間的空間，然後最後通過粉餅本身。
我們來考慮一下泵浦開啟但沖煮頭中沒有咖啡粉的情況。壓力使水流通過管道流向限流器，並將管道中的壓力逐漸增加，直到達到設定的泵浦壓力。在限流器的下游，水可以輕鬆地通過沖煮頭流出。這意味著壓力無法在沖煮頭內建構，因此我們可以忽略此處發生的情況。在這種情況下，整個系統的流量是由限流器中的流量決定的。（在此情況，我們忽略管道本身所造成的小部分阻力）
流量限制器本身是一根小管子，這意味著我們可以將水流通過它視為「層流」。層流中，水分子沿直線通過，而不是形成干擾流動的漩渦。在層流中，流量與壓力梯度成正比，這意味著如果將泵浦壓力加倍，流量也會加倍。因此，我們可以清楚地看到，限流器並不是提供恆定流量，它仍然會隨著泵浦壓力而變化。
「湍流」是當水通過較大孔徑（例如專用的萃取鍋爐）時發生的。在湍流中，隨著壓力增加，漩渦會對流動造成更多干擾，這意味著流量僅隨著壓力的平方根增長。儘管如此，壓力增加仍然會導致流量增加。
左：層流 / 右：湍流
一旦考慮到咖啡粉餅，情況變得更為複雜。我們來思考一下，當水流通過粉餅非常緩慢（接近零）時的情況。在這種情況下，一旦粉餅被浸濕且頂部空間填滿，沖煮頭處的壓力將逐漸升高，並接近泵浦處的壓力。由於水流通過限流器比通過粉餅更容易，它不再限制流量，而是整個系統的流量由水流通過粉餅的速度決定。在這種情況下，壓力會對流量產生意想不到的影響，這是出自壓力對粉餅本身的影響。壓力增加將使流量增加到一定程度，但過高的壓力會使粉餅中的咖啡顆粒密度上升，消除水流通過的孔隙，從而實際上減少流量。
現實中的情況介於這兩種情況之間。限流器上游的壓力始終大約等於泵浦壓力。起初，粉餅對水流造成強大的阻力，使限流器下游的壓力開始建構，創造出一個類似於上述第二種情況的情況。隨著沖煮頭中的壓力增強，通過粉餅的流量會增加，直到某個時間點，在這個情況下，流量由粉餅的組成決定。然而，隨著咖啡固體開始溶解，粉餅在萃取過程中開始分解，提供越來越少的阻力。這意味著粉餅中的流量會在整個萃取過程中不斷增加，直到接近沖煮頭中完全沒有咖啡粉時的流量。在這一點上，我們回到了上述的第一種情況，其中流量與泵浦壓力正比。
值得注意的是，即使泵浦壓力穩定，粉餅處的壓力實際上在整個萃取過程中會下降，但流量卻在增加。這就是為什麼流量調控（相對於壓力調控）如此有趣的原因之一，它可以彌補粉餅中的不一致，特別是當粉餅結構開始瓦解時。
最後一個技術性備註：使用熱交換器加熱萃取水的濃縮咖啡機通常在加熱循環中有額外的限流器。這些限流器在泵浦啟動時不會影響流量進入沖煮頭，但會控制水流經熱交換器的速度，進而影響萃取溫度。
本文出自 Barista Hustle，由盧貝思翻譯，轉載請註明出處。 原文連結：https://www.baristahustle.com/does-having-flow-restrictors-in-my-machine-mean-i-get-the-same-flow-rate-regardless-of-where-i-have-my-pump-pressure-set-to/