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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(lái)輸送液體包括水,、油,、酸堿液,、乳化液,、懸乳液和液態(tài)金屬等,,也可輸送液體,、氣體混合物以及含懸浮固體物的液體,。
水的提升對(duì)于人類(lèi)生活和生產(chǎn)都十分重要。古代就已有各種提水器具,,例如埃及的鏈泵(公元前17世紀(jì)),,中國(guó)的桔槔(公元前17世紀(jì))、轆轤(公元前11世紀(jì))和水車(chē)(公元1世紀(jì)),。比較著名的還有公元前三世紀(jì),,阿基米德發(fā)明的螺旋桿,可以平穩(wěn)連續(xù)地將水提至幾米高處,,其原理仍為現(xiàn)代螺桿泵所利用,。
公元前200年左右,古希臘工匠克特西比烏斯發(fā)明的滅火泵是一種最原始的活塞泵,,已具備典型活塞泵的主要元件,,但活塞泵只是在出現(xiàn)了蒸汽機(jī)之后才得到迅速發(fā)展。
9 e1 H* `( \4 |8 z1840~1850年,,美國(guó)沃辛頓發(fā)明泵缸和蒸汽缸對(duì)置的,,蒸汽直接作用的活塞泵,標(biāo)志著現(xiàn)代活塞泵的形成,。19世紀(jì)是活塞泵發(fā)展的高潮時(shí)期,,當(dāng)時(shí)已用于水壓機(jī)等多種機(jī)械中,。然而隨著需水量的劇增,,從20世紀(jì)20年代起,,低速的、流量受到很大限制的活塞泵逐漸被高速的離心泵和回轉(zhuǎn)泵所代替,。但是在高壓小流量領(lǐng)域往復(fù)泵仍占有主要地位,,尤其是隔膜泵、柱塞泵獨(dú)具優(yōu)點(diǎn),,應(yīng)用日益增多,。
回轉(zhuǎn)泵的出現(xiàn)與工業(yè)上對(duì)液體輸送的要求日益多樣化有關(guān)。早在1588年就有了關(guān)于四葉片滑片泵的記載,,以后陸續(xù)出現(xiàn)了其他各種回轉(zhuǎn)泵,,但直到19世紀(jì)回轉(zhuǎn)泵仍存在泄漏大、磨損大和效率低等缺點(diǎn)。20世紀(jì)初,,人們解決了轉(zhuǎn)子潤(rùn)滑和密封等問(wèn)題,,并采用高速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),適合較高壓力,、中小流量和各種粘性液體的回轉(zhuǎn)泵才得到迅速發(fā)展,。回轉(zhuǎn)泵的類(lèi)型和適宜輸送的液體種類(lèi)之多為其他各類(lèi)泵所不及,。
3 G I$ ]# b4 R+ Z) l利用離心力輸水的想法最早出現(xiàn)在列奧納多·達(dá)芬奇所作的草圖中,。1689年,法國(guó)物理學(xué)家帕潘發(fā)明了四葉片葉輪的蝸殼離心泵,。但更接近于現(xiàn)代離心泵的,,則是1818年在美國(guó)出現(xiàn)的具有徑向直葉片、半開(kāi)式雙吸葉輪和蝸殼的所謂馬薩諸塞泵,。1851~1875年,,帶有導(dǎo)葉的多級(jí)離心泵相繼被發(fā)明,使得發(fā)展高揚(yáng)程離心泵成為可能,。
& ^1 L$ X( Z3 {- I2 s+ B5 N- d就提出了葉輪式水力機(jī)械的基本方程式,,奠定了離心泵設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ),但直到19世紀(jì)末,,高速電動(dòng)機(jī)的發(fā)明使離心泵獲得理想動(dòng)力源之后,,它的優(yōu)越性才得以充分發(fā)揮。在英國(guó)的雷諾和德國(guó)的普夫萊德雷爾等許多學(xué)者的理論研究和實(shí)踐的基礎(chǔ)上,,離心泵的效率大大提高,它的性能范圍和使用領(lǐng)域也日益擴(kuò)大,,已成為現(xiàn)代應(yīng)用最廣,、產(chǎn)量最大的泵。
* X$ L- O( p) B3 I泵通常按工作原理分容積式泵,、動(dòng)力式泵和其他類(lèi)型泵,,如射流泵、水錘泵,、電磁泵,、氣體升液泵。泵除按工作原理分類(lèi)外,,還可按其他方法分類(lèi)和命名,。例如,按驅(qū)動(dòng)方法可分為電動(dòng)泵和水輪泵等,;按結(jié)構(gòu)可分為單級(jí)泵和多級(jí)泵,;按用途可分為鍋爐給水泵和計(jì)量泵等;按輸送液體的性質(zhì)可分為水泵、油泵和泥漿泵等,。
容積式泵是依靠工作元件在泵缸內(nèi)作往復(fù)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),,使工作容積交替地增大和縮小,以實(shí)現(xiàn)液體的吸入和排出,。工作元件作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的容積式泵稱(chēng)為往復(fù)泵,,作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的稱(chēng)為回轉(zhuǎn)泵。前者的吸入和排出過(guò)程在同一泵缸內(nèi)交替進(jìn)行,,并由吸入閥和排出閥加以控制,;后者則是通過(guò)齒輪、螺桿,、葉形轉(zhuǎn)子或滑片等工作元件的旋轉(zhuǎn)作用,,迫使液體從吸入側(cè)轉(zhuǎn)移到排出側(cè)。
# [! P; E" Y0 A7 V9 [ M2 s容積式泵在一定轉(zhuǎn)速或往復(fù)次數(shù)下的流量是一定的,幾乎不隨壓力而改變,;往復(fù)泵的流量和壓力有較大脈動(dòng),,需要采取相應(yīng)的消減脈動(dòng)措施;回轉(zhuǎn)泵一般無(wú)脈動(dòng)或只有小的脈動(dòng),;具有自吸能力,,泵啟動(dòng)后即能抽除管路中的空氣吸入液體;啟動(dòng)泵時(shí)必須將排出管路閥門(mén)完全打開(kāi),;往復(fù)泵適用于高壓力和小流量,;回轉(zhuǎn)泵適用于中小流量和較高壓力;往復(fù)泵適宜輸送清潔的液體或氣液混合物,�,?偟膩�(lái)說(shuō),容積泵的效率高于動(dòng)力式泵,。
動(dòng)力式泵靠快速旋轉(zhuǎn)的葉輪對(duì)液體的作用力,,將機(jī)械能傳遞給液體,使其動(dòng)能和壓力能增加,然后再通過(guò)泵缸,,將大部分動(dòng)能轉(zhuǎn)換為壓力能而實(shí)現(xiàn)輸送,。動(dòng)力式泵又稱(chēng)葉輪式泵或葉片式泵。離心泵是最常見(jiàn)的動(dòng)力式泵,。
動(dòng)力式泵在一定轉(zhuǎn)速下產(chǎn)生的揚(yáng)程有一限定值,揚(yáng)程隨流量而改變,;工作穩(wěn)定,輸送連續(xù),,流量和壓力無(wú)脈動(dòng),;一般無(wú)自吸能力,需要將泵先灌滿液體或?qū)⒐苈烦槌烧婵蘸蟛拍荛_(kāi)始工作 ,;適用性能范圍廣,;適宜輸送粘度很小的清潔液體,,特殊設(shè)計(jì)的泵可輸送泥漿、污水等或水輸固體物,。動(dòng)力式泵主要用于給水,、排水、灌溉,、流程液體輸送,、電站蓄能、液壓傳動(dòng)和船舶噴射推進(jìn)等,。
其他類(lèi)型的泵是指以另外的方式傳遞能量的一類(lèi)泵,。例如射流泵是依靠高速?lài)娚涑龅墓ぷ髁黧w ,將需要輸送的流體吸入泵內(nèi),,并通過(guò)兩種流體混合進(jìn)行動(dòng)量交換來(lái)傳遞能量,;水錘泵是利用流動(dòng)中的水被突然制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的能量,使其中的一部分水壓升到一定高度,;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;氣體升液泵通過(guò)導(dǎo)管將壓縮空氣或其他壓縮氣體送至液體的最底層處,,使之形成較液體輕的氣液混合流體,,再借管外液體的壓力將混合流體壓升上來(lái)。
泵的性能參數(shù)主要有流量和揚(yáng)程,,此外還有軸功率,、轉(zhuǎn)速和必需汽蝕裕量。流量是指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)泵出口輸出的液體量,,一般采用體積流量,;揚(yáng)程是單位重量輸送液體從泵入口至出口的能量增量 ,對(duì)于容積式泵,,能量增量主要體現(xiàn)在壓力能增加上,,所以通常以壓力增量代替揚(yáng)程來(lái)表示。泵的效率不是一個(gè)獨(dú)立性能參數(shù),,它可以由別的性能參數(shù)例如流量、揚(yáng)程和軸功率按公式計(jì)算求得,。反之,,已知流量、揚(yáng)程和效率,,也可求出軸功率,。
泵的各個(gè)性能參數(shù)之間存在著一定的相互依賴(lài)變化關(guān)系,可以通過(guò)對(duì)泵進(jìn)行試驗(yàn),,分別測(cè)得和算出參數(shù)值,,并畫(huà)成曲線來(lái)表示,這些曲線稱(chēng)為泵的特性曲線。每一臺(tái)泵都有特定的特性曲線,,由泵制造廠提供,。通常在工廠給出的特性曲線上還標(biāo)明推薦使用的性能區(qū)段,稱(chēng)為該泵的工作范圍,。
泵的實(shí)際工作點(diǎn)由泵的曲線與泵的裝置特性曲線的交點(diǎn)來(lái)確定,。選擇和使用泵,應(yīng)使泵的工作點(diǎn)落在工作范圍內(nèi),,以保證運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)濟(jì)性和安全,。此外,同一臺(tái)泵輸送粘度不同的液體時(shí),,其特性曲線也會(huì)改變,。通常,泵制造廠所給的特性曲線大多是指輸送清潔冷水時(shí)的特性曲線,。對(duì)于動(dòng)力式泵,,隨著液體粘度增大,揚(yáng)程和效率降低,,軸功率增大,,所以工業(yè)上有時(shí)將粘度大的液體加熱使粘性變小,以提高輸送效率,。
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