离心泵的工作原理

      离心其实是物体惯性的表现，我们在生活中经常可以观察到如下现象:比如雨伞上的水滴，当雨伞缓慢转动时，水滴会沿着伞边切线方向飞出，旋转的雨伞给水滴以能量，旋转的离心力把水滴甩走，这是因为雨伞与水滴的摩擦力做为给水滴的向心力使然。但是如果雨伞转动加快，这个摩擦力不足以使水滴在做圆周运动，那么水滴将脱离雨伞向外缘运动，就像用一根绳子拉着石块做圆周运动，如果速度太快，绳子将会断开，石块将会飞出，这个就是所谓的离心。离心泵就是根据上述离心力甩水的原理设计出来的，利用水泵高速旋转的叶轮叶片带动水转动,旋转的离心力将水甩出,使得水流能量增加，并通过泵壳和水泵出口流出水泵，再经过出水管从而达到输送的目的，这就是离心泵的工作原理。

      1、水泵的分类

      水泵工作的目的就是把水从一个地方输送到另一个地方，或者是增加压力把原动的机械能转换成液体能量。根据工作原理,将泵分为叶片式泵、积式泵和其他类型泵等三大类。叶片式泵主要是通过叶轮的旋转,将能量传递给流体。容积式泵主要是通过包容流体的工作室容积达周期性变化,传递给流体。其中离心泵是叶片式泵的一种,也是使用最广泛的一种泵,这主要是离心泵具有较广的适用性能、尺寸小、量轻,低成本、结构较简单、操作方便、故障少、寿命长、排出液体无脉动等优点。

      2、离心泵的工作原理

      离心泵的基本部件是高速旋转的叶轮和固定的蜗牛形泵壳。具有若干个(通常为4～12个)后弯叶片的叶轮紧固于泵轴上，并随泵轴由电机驱动作高速旋转。叶轮是直接对泵内液体做功的部件，为离心泵的供能装置。泵壳中央的吸入口与吸入管路相连接，吸入管路的底部装有单向底阀。泵壳侧旁的排出口与装有调节阀门的排出管路相连接。

      离心泵主要由吸入室、排出管、叶轮和压出室等组成。当原动机通过轴驱动叶轮高速旋转时,叶轮上的叶片将迫使流体旋转,即叶片将沿其圆周切线方向对流体做功使流体的压力能和动能增加。在叶轮出口的外缘附近,由于具有最高的圆周切线速度,固该处的流体将具有最高的压力能和动能。在惯性离心力和压差力的作用下,流体将从叶轮出口外缘在排除,经压出室(蜗壳)、排出管、出口管道输送至目的地。同时,由于惯性离心力的作用,流体由叶轮出口排出,在叶轮中心形成流体空缺的趋势,即在叶轮中心形成低压区,在吸入短压力的作用下,流体由吸入管经吸入室流向叶轮中心。当叶轮连续旋转时,流体液连续地被叶轮中心吸入,经叶轮外缘出口排出,形成离心泵连续输送流体的工作过程。

      3、离心泵的气缚现象

      当泵壳内存有空气，因空气的密度比液体的密度小得多而产生较小的离心力。从而，贮槽液面上方与泵吸入口处之压力差不足以将贮槽内液体压入泵内，即离心泵无自吸能力，使离心泵不能输送液体，此种现象称为“气缚现象”。 为了使泵内充满液体，通常在吸入管底部安装一带滤网的底阀，该底阀为止逆阀，滤网的作用是防止固体物质进入泵内损坏叶轮或防碍泵的正常操作。 

      4、离心泵的基本性能参数

      离心泵的性能参数要涉及流体所具有的能量。为了方便,常用水头来衡量流体能量的多少。水头地国际标准定义是:“单位质量流体的能量与重力加速度的比值”。流体的位能、动能、压力能均可用水头表示。

      位置水头:位于距基准面高度为班的流体所具有的位能是质量乘以高度班再乘以重力加速度。根据水头的定义,单位质量流体的位能除以重力加速度就是位置水头:速度水头:以定速度流动的流体所具有的动能是质量除以速度平方除以2.单位质量流体的动能除以重力加速度,即得到速度水头,单位是米:压力水头:流体的静压力单位是Pa,这是压强的单位。流体的能量单位也是Pa=J/m3,是指单位体积流体的能量。对于单位质量流体的能量应除以流体的密度,所得的数值在除以重力加速度,得到压力水头。

      流体的位置水头、速度水头、压力水头的总和成为总水头。离心泵的具有9个基本性能,如流量(单位时间内泵所输送的流体体积)、扬程(单位质量流体通过泵所获得的能量)、轴功率(原动机的输出功率)、有效功率(泵传送给流体功率)、效率(泵输出功率与轴功率之比)、转速(泵轴旋转速度)、必须汽蚀余量(是指泵子啊给定的转速和流量下所必须的汽蚀余量)。另外还有离心泵的允许吸上真空高度及比转速。

      泵的汽蚀余量是指泵在运转过程中,某区域的液体压力降低当时温度下的液体汽化压力时,液体就开始汽化而形成气泡。当这些气泡随液体向前运动至较高压力区时,气泡受压缩急剧地缩小而破裂,产生巨大大属于内向爆炸性质的冷凝冲击。当气泡破裂发生在叶片间流道的壁面处,将生成一股微细射流,它以高速冲击壁面,在壁面形成局部高压(达数十至数百兆帕),结果在壁面上产生了围观裂纹,会导致壁面材料收到侵蚀,反复进行,将毁坏离心泵。

      5、离心泵的一般特点

      (1)水沿离心泵的流经方向是沿叶轮的轴向吸入，垂直于轴向流出，即进出水流方向互成90°。

      (2)由于离心泵靠叶轮进口形成真空吸水，因此在起动前必须相泵内和吸水管内灌注引水，或用真空泵抽气，以排出空气形成真空，而且泵壳和吸水管路必须严格密封，不得漏气，否则形不成真空，也就吸不上水来。

      (3)由于叶轮进口不可能形成绝对真空，因此离心泵吸水高度不能超过10米，加上水流经吸水管路带来的沿程损失，实际允许安装高度(水泵轴线距吸入水面的高度)远小于10米。如安装过高，则不吸水;此外，由于山区比平原大气压力低，因此同一台水泵在山区，特别是在高山区安装时，其安装高度应降低，否则也不能吸上水来。

      特点：离心泵构造简单，能与电动机直接相连，不受转速限制，不易磨损、运行平稳、噪声小、介质排出均匀，调节方便、效率高、运行可靠。适用范围最广。

　　缺点：密封性能较差，机械密封易损坏。气蚀现象较严重，大多数离心泵无自吸能力。

      6、离心泵的分类与结构形式

      离心泵的分类很多，它是依据不同的结构特点而划分的。 

      1）、按工作叶轮数目来分类

      a、单级泵:即在泵轴上只有一个叶轮。

      b、多级泵:即在泵轴上有两个或两个以上的叶轮,这时泵的总扬程为n个叶轮产生的扬程之和。
      2）、按工作压力来分类
      a、低压泵:压力低于100米水柱;
      b、中压泵:压力在100~650米水柱之间;
      c、高压泵:压力高于650米水柱。
      3）、按叶轮进水方式来分类
      a、单侧进水式泵:又叫单吸泵,即叶轮上只有一个进水口
      b、双侧进水式泵:又叫双吸泵,即叶轮两侧都有一个进水口。它的流量比单吸式泵大一倍,可以近似看作是二个单吸泵叶轮背靠背地放在了一起
      4）、按泵壳结合缝形式来分类
      a、水平中开式泵:即在通过轴心线的水平面上开有结合缝。
      b、垂直结合面泵:即结合面与轴心线相垂直。

      5）、按泵轴位置来分类
      a、卧式泵:泵轴位于水平位置
      b、立式泵:泵轴位于垂直位置
      6）、按叶轮出来的水引向压出室的方式分类
      a、蜗壳泵:水从叶轮出来后,直接进入具有螺旋线形状的泵壳
      b、导叶泵:水从叶轮出来后,进入它外面设置的导叶,之后进入下一级或流入出口管
      平时我们说某台水泵属于多级泵,是指叶轮多少来讲的。
      根据其它结构特征,它又有可能是卧式泵、垂直结合面泵、导叶式泵、高压泵、单面进水式泵等所以依据不同,叫法就不一样。另外,根据用途也可进行分类,如油泵、水泵、凝结水泵、排灰泵、循环水泵等