泵

　　泵是輸送液體或使液體增壓的機(jī)械，它將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能或其他外部能量傳送給液體，使液體能量增加。泵主要用來輸送水、油、酸堿液、乳化液、懸乳液和液態(tài)金屬等液體，也可輸送液、氣混合物及含懸浮固體物的液體。

01按工作原理分

　　(一) 容積式泵

　　靠工作部件的運(yùn)動(dòng)造成工作容積周期性地增大和縮小而吸排液體，并靠工作部件的擠壓而直接使液體的壓力能增加。

　　根據(jù)運(yùn)動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)方式的不同又分為：往復(fù)泵和回轉(zhuǎn)泵兩類。

　　根據(jù)運(yùn)動(dòng)部件結(jié)構(gòu)不同有：活塞泵和柱塞泵，有齒輪泵、螺桿泵、葉片泵和水環(huán)泵。

　　(二) 葉輪式泵

　　是靠葉輪帶動(dòng)液體高速回轉(zhuǎn)而把機(jī)械能傳遞給所輸送的液體，根據(jù)泵的葉輪和流道結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的不同葉輪式又可分為：

　　1) 離心泵(centrifugal pump)

　　水泵開動(dòng)前，先將泵和進(jìn)水管灌滿水，水泵運(yùn)轉(zhuǎn)后，在葉輪高速旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的離心力的作用下，葉輪流道里的水被甩向四周，壓入蝸殼，葉輪入口形成真空，水池的水在外界大氣壓力下沿吸水管被吸入補(bǔ)充了這個(gè)空間。繼而吸入的水又被葉輪甩出經(jīng)蝸殼而進(jìn)入出水管。

　　離心泵是由于在葉輪的高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力的作用下，將水提相高處的，故稱離心泵。

　　2) 軸流泵(axial pump)

　　軸流泵與離心泵的工作原理不同，它主要是利用葉輪的高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的推力提水。軸流泵葉片旋轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)水所產(chǎn)生的升力，可把水從下方推到上方。

　　軸流泵的葉片一般浸沒在被吸水源的水池中。由于葉輪高速旋轉(zhuǎn)，在葉片產(chǎn)生的升力作用下，連續(xù)不斷的將水向上推壓，使水沿出水管流出。葉輪不斷的旋轉(zhuǎn)，水也就被連續(xù)壓送到高處。

　　3) 混流泵(mixed-flow pump)

　　由于混流泵的葉輪形狀介于離心泵葉輪和軸流泵葉輪之間，因此，混流泵的工作原理既有離心力又有升力，靠?jī)烧叩木C合作用，水則以與軸組成一定角度流出葉輪，通過蝸殼室和管路把水提向高處。

　　4) 旋渦泵(peripheral pump)

　　旋渦泵就是靠旋轉(zhuǎn)葉輪對(duì)液體的作用力，在液體運(yùn)動(dòng)方向上給液體以沖量來傳遞動(dòng)能以實(shí)現(xiàn)輸送液體。旋渦泵是一種高壓泵、清水泵

　　(三) 其他類型泵

　　以其他形式傳遞能量。

　　如射流泵依靠高速噴射的工作流體將需輸送的流體吸入泵后混合，進(jìn)行動(dòng)量交換以傳遞能量;水錘泵利用制動(dòng)時(shí)流動(dòng)中的部分水被升到一定高度傳遞能量;電磁泵是使通電的液態(tài)金屬在電磁力作用下產(chǎn)生流動(dòng)而實(shí)現(xiàn)輸送。

02按泵軸位置分

　　1) 立式泵(vertical pump)

　　2) 臥式泵(horizontal pump)

03按吸口數(shù)目分

　　1) 單吸泵 (single suction pump)

　　2) 雙吸泵 (double suction pump)

04按驅(qū)動(dòng)泵的原動(dòng)機(jī)分

　　1) 電動(dòng)泵(motor pump )

　　2) 汽輪機(jī)泵(steam turbine pump)

　　3) 柴油機(jī)泵(diesel pump)

　　4) 氣動(dòng)隔膜泵(diaphragm pump)

01流量

　　流量是泵在單位時(shí)間內(nèi)輸送出去的液體量(體積或質(zhì)量)。

　　體積流量用Q表示，單位是：m3/s，m3/h，l/s等。

　　質(zhì)量流量用Qm表示，單位是：t/h，kg/s等。

　　質(zhì)量流量和體積流量的關(guān)系為：

　　Qm=ρQ

　　式中：

　　ρ—液體的密度(kg/m3，t/m3)，常溫清水ρ=1000kg/m3。

02揚(yáng)程

　　泵的揚(yáng)程是指輸送單位重量(1KG)的液體從泵入口處(泵出口法蘭)到泵出口處(泵出口法蘭)所獲得的能量。

　　常用H表示，單位J/kg、m液柱。實(shí)質(zhì)上就是水泵能夠揚(yáng)水的高度，又叫總揚(yáng)程或全揚(yáng)程。單位為米液柱高度，習(xí)慣上省去“液柱”，以米(m)表示。

03氣濁余量

　　汽蝕余量又叫凈正吸頭，是表示汽蝕性能的主要參數(shù)。汽蝕余量國(guó)內(nèi)曾用Δh表示。泵在工作時(shí)液體在葉輪的進(jìn)口處因一定真空壓力下會(huì)產(chǎn)生汽體，汽化的氣泡在液體質(zhì)點(diǎn)的撞擊運(yùn)動(dòng)下，對(duì)葉輪等金屬表面產(chǎn)生剝蝕，從而破壞葉輪等金屬，此時(shí)真空壓力叫汽化壓力。氣濁余量是指泵入口處單位重量液體所具有的超過汽化壓力的富余能量。單位用米標(biāo)注，用(NPSH)r。

　　吸程即為必需氣濁余量△h：即泵允許吸液體的真空度，亦即泵允許的安裝高度，單位用米。

　　吸程=標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(10.33米)-氣濁余量-安全量(0.5米)

　　標(biāo)準(zhǔn)大氣壓能壓管路真空高度10.33米。

　　汽蝕現(xiàn)象：泵在運(yùn)轉(zhuǎn)中，若其過流部分的局部區(qū)域(通常是葉輪葉片進(jìn)口稍后的某處)因?yàn)槟撤N原因，抽送液體的絕對(duì)壓力降低到當(dāng)時(shí)溫度下的液體汽化壓力時(shí)，液體便在該處開始汽化，產(chǎn)生大量蒸汽，形成氣泡，當(dāng)含有大量氣泡的液體向前經(jīng)葉輪內(nèi)的高壓區(qū)時(shí)，氣泡周圍的高壓液體致使氣泡急劇地縮小以至破裂。在氣泡凝結(jié)破裂的同時(shí)，液體質(zhì)點(diǎn)以很高的速度填充空穴，在此瞬間產(chǎn)生很強(qiáng)烈的水擊作用，并以很高的沖擊頻率打擊金屬表面，沖擊應(yīng)力可達(dá)幾百至幾千個(gè)大氣壓，沖擊頻率可達(dá)每秒幾萬次，嚴(yán)重時(shí)會(huì)將壁厚擊穿。

04轉(zhuǎn)速

　　轉(zhuǎn)速是指泵葉輪每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)，以n表示。每臺(tái)泵都有一定的轉(zhuǎn)速，不能隨意提高或降低，這個(gè)固定的轉(zhuǎn)素稱為額定轉(zhuǎn)速，水泵銘牌上標(biāo)定的轉(zhuǎn)速即為額定轉(zhuǎn)速。如泵運(yùn)轉(zhuǎn)超過額定轉(zhuǎn)速，不但會(huì)引起動(dòng)力機(jī)超載或轉(zhuǎn)不動(dòng)，而且泵的零部件也容易損壞；轉(zhuǎn)速降低，泵的效率就會(huì)降低，影響水泵的正常工作。

　　單位：rpm，或r/s。

05功率和效率

　　泵的功率通常是指輸入功率，即原動(dòng)機(jī)傳至泵軸上的功率，故又稱為軸功率，用P表示；泵的有效功率又稱輸出功率，用Pe表示。它是單位時(shí)間內(nèi)從泵中輸送出去的液體在泵中獲得的有效能量。

　　因?yàn)閾P(yáng)程是指泵輸出的單位重液體從泵中所獲得的有效能量，所以，揚(yáng)程和質(zhì)量流量及重力加速度的乘積，就是單位時(shí)間內(nèi)從泵中輸出的液體所獲得的有效能量——即泵的有效功率：

　　Pe=ρgQH(W)=γQH(W)

　　式中：

　　ρ——泵輸送液體的密度(kg/m3)；

　　γ——泵輸送液體的重度(N/m3)；

　　Q——泵的流量(m3/s)；

　　H——泵的揚(yáng)程(m)；

　　g——重力加速度(m/s2)。

　　軸功率P和有效功率Pe之差為泵內(nèi)的損失功率，其大小用泵的效率來計(jì)量。泵的效率為有效功率和軸功率之比，用η表示。

　　η=(Pe/P)*100%

　　由于有效功率小于軸功率，因此水泵效率永遠(yuǎn)小于1。但水泵效率值越大說明有效功率越大，泵內(nèi)損失功率越小。我們選擇水泵時(shí)，應(yīng)盡量選擇效率高的水泵。銘牌上的效率是指水泵可能達(dá)到的最高效率，一般農(nóng)用水泵的最高效率為60%～80%，有些大型水泵超過了80%。

　　配套功率是指水泵應(yīng)選配的動(dòng)力機(jī)的功率，因此又稱用功率。它比軸功率大。這是因?yàn)閯?dòng)力機(jī)把動(dòng)力傳遞給水泵的過程中，有傳動(dòng)損失；同時(shí)還要考慮水泵工作時(shí)，流量及揚(yáng)程有波動(dòng)而可能出現(xiàn)動(dòng)力機(jī)超載，因此動(dòng)力機(jī)需有比水泵軸功率大的功率儲(chǔ)備。

　　泵選型依據(jù)，應(yīng)根據(jù)工藝流程，給排水要求，從五個(gè)方面加以考慮，既液體輸送量、裝置揚(yáng)程、液體性質(zhì)、管路布置以及操作運(yùn)轉(zhuǎn)條件等

　　1. 流量是選泵的重要性能數(shù)據(jù)之一，它直接關(guān)系到整個(gè)裝置的的生產(chǎn)能力和輸送能力。如設(shè)計(jì)院工藝設(shè)計(jì)中能算出泵正常、最小、最大三種流量。選擇泵時(shí)，以最大流量為依據(jù)，兼顧正常流量，在沒有最大流量時(shí)，通?？扇≌Ａ髁康?.1倍作為最大流量。

　　2. 裝置系統(tǒng)所需的揚(yáng)程是選泵的又一重要性能數(shù)據(jù)，一般要用放大5%—10%余量后揚(yáng)程來選型。

　　3. 液體性質(zhì)，包括液體介質(zhì)名稱，物理性質(zhì)，化學(xué)性質(zhì)和其它性質(zhì)，物理性質(zhì)有溫度c，密度d，粘度u，介質(zhì)中固體顆粒直徑和氣體的含量等，這涉及到系統(tǒng)的揚(yáng)程，有效氣蝕余量計(jì)算和合適泵的類型：化學(xué)性質(zhì)，主要指液體介質(zhì)的化學(xué)腐蝕性和毒性，是選用泵材料和選用那一種軸封型式的重要依據(jù)。

　　4. 裝置系統(tǒng)的管路布置條件指的是送液高度送液距離送液走向，吸如側(cè)最低液面，排出側(cè)最高液面等一些數(shù)據(jù)和管道規(guī)格及其長(zhǎng)度、材料、管件規(guī)格、數(shù)量等，以便進(jìn)行系梳揚(yáng)程計(jì)算和汽蝕余量的校核。

　　5. 操作條件的內(nèi)容很多，如液體的操作T飽和蒸汽力P、吸入側(cè)壓力PS(絕對(duì))、排出側(cè)容器壓力PZ、海拔高度、環(huán)境溫度操作是間隙的還是連續(xù)的、泵的位置是固定的還是可移的。

　　1)泵在工業(yè)流體處理和日常生活中主要用于水、氣、油、酸堿液、乳化液、懸乳液和液態(tài)單質(zhì)、金屬等流體，也可用于液、氣混合物及含懸浮固體物的液體的運(yùn)送。

　　2)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，泵是最主要的排灌機(jī)械。

　　3)石油鉆探開采中壓裂泵和泥漿泵是重要的設(shè)備，化工生產(chǎn)中，泵除了輸送原料流體介質(zhì)和提供化學(xué)反應(yīng)的壓力流量以外，在化工和石油生產(chǎn)裝置中還用來調(diào)節(jié)溫度。

　　4)電力部門，熱電廠、核電站使用鍋爐給水泵、冷凝水泵、循環(huán)水泵和灰渣泵、主泵、多級(jí)泵等。

　　5)船舶制造工業(yè)中，船舶所用的泵的類型和數(shù)量也是多種多樣的。

　　6)城市的給排水、蒸汽機(jī)車的用水、機(jī)床中的潤(rùn)滑和冷卻、紡織工業(yè)中輸送漂液和染料、造紙工業(yè)中輸送紙漿，以及食品工業(yè)中輸送牛奶和糖類食品等，都使用大量的泵。