泵的分類、結(jié)構(gòu)、原理及應(yīng)用

1、泵的分類、結(jié)構(gòu)、原理及應(yīng)用廣東石油化工學(xué)院課程論文泵的分類、結(jié)構(gòu)、原理及應(yīng)用學(xué)院（系）:化學(xué)工程學(xué)院專 業(yè):化學(xué)工程與工藝姓 名：侯文杰學(xué) 號(hào)導(dǎo)教師:黃凱亦摘要隨著科技的進(jìn)步，人們逐漸利用機(jī)器代替了人力勞動(dòng)，解放了人的雙手。從工業(yè)革命以來(lái)，各種機(jī)械被發(fā)明并投入使用。泵的發(fā)明來(lái)自于升水機(jī)，是最古老的機(jī)械。概括的講泵是輸送液體或使液體增壓的機(jī)械，在人類的生產(chǎn)生活中得到了廣泛的應(yīng)用。為了適應(yīng)生產(chǎn)生活中各方面的應(yīng)用，現(xiàn)如今泵的種類繁多，在使用的方法方向上也有很大不同。那么到底什么是泵，泵是如何工作的，它的結(jié)構(gòu)又是怎樣需要我們一一探索。通過泵的工作原理，驅(qū)動(dòng)方法，結(jié)構(gòu)，用途，輸

2、送液體等方面，對(duì)泵進(jìn)行系統(tǒng)的分類并介紹各種泵的結(jié)構(gòu)以及用途。讓人們更快更好的了解各種泵在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞 液體 輸送 機(jī)械 工作原理 升水機(jī)Classification, structure, principle and application of pumpAbstractWith the progress of science and technology, people gradually use the machine instead of human labor, the liberation of the people's hands. Since the indu

3、strial revolution, all kinds of machinery have been invented and put into use. The invention of machine pump from the water, is the most ancient machinery. Generally speaking, the pump is a machine which is used to transport the liquid or boost the pressure of the liquid. It has been widely used in

4、the production and life of human. In order to adapt to the application of various aspects of production and life, now a wide variety of pumps, in the direction of the use of the method is also very different. So in the end what is the pump, pump is how to work, and how it's structure and how we

5、need to explore one one. Through the working principle of the pump, driving method, structure, use, transport liquid and so on, the classification of the pump system and introduce the structure and use of various pumps. Let people faster and better understanding of various pumps in the production an

6、d life of the application.Key words liquid transport machinery Premium machine泵的分類、結(jié)構(gòu)、原理及應(yīng)用各種升水機(jī)械，是地球上最古老的機(jī)械。人們將液體升到一定的高度來(lái)使用，是從古至今都需要的，所以人們發(fā)明了這種機(jī)械來(lái)使用，而這只是一個(gè)開端。人們將水從地下抽取出來(lái)，并升到一定高度，來(lái)灌溉他們的土地；人們吃的水通常是從井里汲起來(lái)的。而人們用來(lái)升水的頭一種設(shè)備便是戽斗，他是靠人們用手做搖擺運(yùn)動(dòng)而將水升到某一高度。為了增加擺動(dòng)的幅度和改進(jìn)著力的方法，戽斗可以掛在一個(gè)裝在特別支架可擺動(dòng)的橫桿上。大家都知道的“阿基米達(dá)夫螺旋機(jī)”

7、也屬于升水機(jī)械中的一種。隨著工業(yè)革命的進(jìn)程，升水機(jī)也發(fā)生了變化。人們運(yùn)用氣缸內(nèi)運(yùn)動(dòng)的活塞，來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目的。到十九世紀(jì)初葉，往復(fù)泵才達(dá)到了很完善的地步，很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)它都是使用在大城市的供水上。到現(xiàn)在，往復(fù)泵仍有很廣泛的應(yīng)用。約在1700年人們發(fā)明了離心泵，更快的推動(dòng)了泵的發(fā)展。現(xiàn)如今，泵產(chǎn)品的應(yīng)用僅次于電動(dòng)機(jī)。可以說(shuō)只要是需要讓液體流動(dòng)的地方就有泵的存在，泵在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中起著十分重要的作用。因?yàn)槭褂玫目臻g位置，場(chǎng)合，液體，壓力的不同，泵名目繁多，應(yīng)用廣泛。泵的定義什么是泵，通常把用來(lái)抽吸液體、輸送液體、和是液體增壓里的機(jī)器統(tǒng)稱為泵。從能量觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，泵是一種轉(zhuǎn)換能量的機(jī)器。它把原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為

8、被輸送液體的能量，使液體的流速和壓力增加。泵一般是用來(lái)將液體從地勢(shì)較低的地方抽吸上來(lái)，沿管路輸送到地勢(shì)較高的地方去。例如，我們?nèi)粘Ｒ姷降模帽冒押恿?、池塘中的水抽上?lái)往農(nóng)田里灌溉；又如把地下井里的水抽吸上來(lái)并送到水塔上去等等。由于液體經(jīng)過泵后壓力可以提高，所以泵的作用也可以用來(lái)將液體從壓力較低的容器中抽吸出來(lái)，并以克服沿途的阻力輸送到壓力較高的容器中或其他需要的地方總的來(lái)說(shuō)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【1】 王立文, 高殿榮, 侯

9、桂慶, & 郭明杰. (2005). 新型錐形螺旋葉片泵的工作原理分析. 液壓與氣動(dòng)(08), 76-78.1】。泵的分類為了適應(yīng)生產(chǎn)生活的需要，泵的種類極多。所以我們很難對(duì)泵進(jìn)行系統(tǒng)的分類。而且由于現(xiàn)階段泵的種類有多少很難確認(rèn)并且很多泵的工作原理十分復(fù)雜，難以分類，在這里我們先從幾個(gè)方面對(duì)泵進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的分類。并輔以簡(jiǎn)單的分類標(biāo)準(zhǔn)。輸送滴狀液體的泵很多，知道現(xiàn)在還沒有任何一個(gè)大家所公認(rèn)的分類方法。曾經(jīng)有人想把泵按照輸入它們的能量的種類來(lái)分類，但是并不成功。這種方法不能夠?qū)⒈媒y(tǒng)一起來(lái)。在葉斯曼(.)所著的泵中這樣寫道，比較妥當(dāng)?shù)姆诸惙?，?yīng)該是按照液體通過泵是傳給液體能量的形式來(lái)分類；這

10、種能量可能是位能（z），也可能是壓力能（p）或者動(dòng)能（v22g）【2】葉斯曼(.).泵.石油工業(yè)出版社.19562】。只改變位能的機(jī)械最簡(jiǎn)單的升水器氣體空氣舉阿基米達(dá)夫螺旋機(jī)水車凸緣機(jī)戽斗機(jī)氣舉空氣舉只靠變液體壓力來(lái)改變液體能量的機(jī)械活塞泵和活柱泵以他種液體，氣體或蒸汽作為排擠物的泵水力沖擊器液體升液器漢福雷泵轉(zhuǎn)子泵脈沖泵自吸式的活塞式的刮板式的回轉(zhuǎn)式的直接作用式的無(wú)曲柄式的曲柄連桿式的上述的分類是我通過查閱許多資料整發(fā)現(xiàn)的一種很嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆诸惙绞?，其?shí)個(gè)人是很難理解其中的一些內(nèi)容。事實(shí)上泵以長(zhǎng)期存在并廣泛的應(yīng)用在生產(chǎn)生活中。其種類很難進(jìn)行分類，所以在下面的分類的過程中，忽略了有些罕見類型的泵，故

11、意的刪減了以上一些過時(shí)的，沒有實(shí)際價(jià)值的某些類型。泵可以按人們應(yīng)用的基礎(chǔ)、制造材料、輸送介質(zhì)，甚至按空間方位來(lái)分，然而這樣的分類在視野上都有局限性，而且事實(shí)上導(dǎo)致互相重疊。我通過書本及網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)，所存的泵大致都可以分成兩大類：（1）動(dòng)態(tài)泵，按此，能量連續(xù)地施加，以增加泵內(nèi)的液體的速度，其值大于因泵產(chǎn)生壓力增量而在出口出現(xiàn)的連續(xù)速度降。（2）容積泵，按此，能量通過力的作用，周期性地向1個(gè)或1個(gè)以上的移動(dòng)式有效附件的界面、液體相當(dāng)于容積施加，導(dǎo)致壓力直接上升，達(dá)到輸送液體閥門或管件直接排除管線所需的壓力。在這里我就不更加細(xì)致的介紹了大家可以看圖1和圖2。泵除了上述的分類，一般生產(chǎn)生活上人們多按工作原

12、理分為容積式泵、動(dòng)力式泵和其他類型泵三類。除按工作原理分類外，還可按其他方法分類和命名【3】 趙樹人. (2007). 河南省泵業(yè)發(fā)展與技術(shù)推廣應(yīng)用研究. (Doctoral dissertation, 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)).3】。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【4】 馮金龍, & 王金武. (2007). 液體施肥裝置施肥機(jī)理的試驗(yàn)研究. 中國(guó)農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)2007年學(xué)術(shù)年會(huì).4】。按照有無(wú)軸結(jié)構(gòu)，可分直線泵，和傳統(tǒng)泵。有些則是按用途劃分的如污水泵、衛(wèi)生泵等，有些名稱則比較隨意如擴(kuò)

13、散泵、液氮泵等。但其中許多內(nèi)容事有許多的交叉、重復(fù)。所以比較合理的分類方式還是之前提到的那兩種?？偟膩?lái)說(shuō)，像離心泵這樣應(yīng)用廣泛，產(chǎn)品生產(chǎn)歷史長(zhǎng)久的泵類標(biāo)準(zhǔn)比較多（離心泵相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的總數(shù)達(dá)到100多個(gè)），而像無(wú)泄漏泵這種迅速發(fā)展起來(lái)的新型泵類標(biāo)準(zhǔn)則比較少【5】 陳楚成. (2005). 泵類產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r. 化工設(shè)備與管道(4), 59-60.5】。泵的工作原理滴狀液體的能量，正如從水力學(xué)上所知道的一樣，對(duì)于某一固定水平面來(lái)說(shuō)可以由位能、壓能以及動(dòng)能等形式來(lái)表示。單位重量液體的能量稱為比能；比能我們常常稱之為壓頭，壓力壓頭和速度壓頭。液體以某一水平面為準(zhǔn)的總比能e,或者總壓頭，便是上面所說(shuō)的三種

14、壓頭的總和，即： e=z+p+v22g式中 z所研究的液體指點(diǎn)在所選定的縱坐標(biāo)軸上（水平面以上）的高度；p該指點(diǎn)的水壓力；指點(diǎn)單位體積的重量（重度）；p壓力高度或者壓力頭；v指點(diǎn)的速度；g重力加速度；v22g速度高度或者速度壓頭。滴狀液體指點(diǎn)能量的增壓在意義上等于它的總壓頭的增加。液體能量的增加，在水力學(xué)上的意義等于將液體升舉一個(gè)相應(yīng)的壓頭增量的高度。泵的構(gòu)造部件構(gòu)成泵的主要部件有葉輪、泵體、主軸、軸承、填料箱及聯(lián)軸器等。這些部件組合起來(lái)構(gòu)成各種形式的泵。圖3.1、3.1、3.3所示分別為臥式單級(jí)雙吸蝸殼泵、立式單級(jí)透平型軸流泵及立式單級(jí)單吸蝸殼泵的斷面圖。這里我們只細(xì)致的介紹動(dòng)力式泵。動(dòng)力式

15、（又叫葉輪式或葉片式泵）葉片泵是一種流體機(jī)械，因此其工作方式的特征是在連續(xù)流動(dòng)過程的影響下獲得壓力。在徑流式結(jié)構(gòu)中（圖1），裝有葉片的葉輪把機(jī)械功傳遞給葉輪流道中的液體，并通過離心力把液體排出葉輪。液體一旦離開了葉輪流道，能量傳遞也就結(jié)束。能量傳遞造成輸送介質(zhì)的壓力升高和速度增大。葉輪中壓力升高的原因是離心力的作用的結(jié)果【6】 赫爾姆特·舒爾茨.泵 原理、計(jì)算與結(jié)構(gòu).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991.126】，事實(shí)上也是葉輪流道中的相對(duì)流動(dòng)減速的結(jié)果。輸送介質(zhì)的絕對(duì)速度被同時(shí)增大，是一種不希望有的伴隨顯現(xiàn)，因?yàn)槿藗冎刃虮M量提高泵內(nèi)的壓力。因此剩余的速度能就必須進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為壓能。在固定安

16、放的系統(tǒng)中，即在一種以環(huán)形圍繞葉輪外周的漸擴(kuò)流道導(dǎo)論（圖1）中可以實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換，或者也可在無(wú)葉的環(huán)形空腔或蝸殼中實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。無(wú)葉環(huán)形空腔和蝸殼這兩種裝置同樣地適用于把速度能轉(zhuǎn)換為壓能。葉輪和導(dǎo)輪一起可形成為泵的一個(gè)級(jí)。由于葉輪壓出液體時(shí)所產(chǎn)生的吸力作用，同樣的體積的液體通過吸入管又進(jìn)入泵內(nèi)，因此在葉輪旋轉(zhuǎn)式能保持連續(xù)的流動(dòng)。對(duì)葉片泵的揚(yáng)程和流量所提出的要求極為不同，因此葉片泵必須始終力圖根據(jù)最佳的經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)，從而導(dǎo)致了極其不同的結(jié)構(gòu)形式。低揚(yáng)程時(shí)可以采用單級(jí)泵，這種泵的揚(yáng)程小于20m，稱為低壓泵。揚(yáng)程達(dá)到50m左右時(shí)稱為中壓泵，而揚(yáng)程高于50m時(shí)則稱為高壓泵。上述分檔數(shù)值只能當(dāng)做近似值來(lái)

17、參考。關(guān)于揚(yáng)程并沒有給定嚴(yán)格的界限。揚(yáng)程很高時(shí)，通常要求多級(jí)結(jié)構(gòu)（圖2），其中，幾個(gè)同樣的葉輪和導(dǎo)輪（即幾個(gè)級(jí)）一個(gè)一個(gè)地連接起來(lái)，輸送介質(zhì)依次地在其中流過。這樣，所能達(dá)到的最終壓力就等于每級(jí)壓力的總和。除了揚(yáng)程之外，級(jí)數(shù)在較大程度上也可以通過泵的轉(zhuǎn)速和體積流量的大小來(lái)確定，因此，在相同的揚(yáng)程下可能給出極為不同的級(jí)數(shù)。為了在低揚(yáng)程大流量的工況下能使水的流道達(dá)到所要求的長(zhǎng)度，必須把葉片始終向葉輪的吸入口出延伸，由此可得與水輪機(jī)中弗蘭西斯式轉(zhuǎn)輪形狀相當(dāng)?shù)娜~輪。這種結(jié)構(gòu)形式的特征性原件就是空間彎曲葉片，即葉輪的扭曲葉片（圖16.4），而在較高揚(yáng)程下的則多采用簡(jiǎn)單彎曲葉片、即所謂圓柱葉片（圖15.4）

18、。在保持低揚(yáng)程不變的情況下，進(jìn)一步增大體積流量將迫使采用幾個(gè)葉輪并聯(lián)的多流式結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)是把兩個(gè)單獨(dú)的葉輪結(jié)合成一個(gè)兩側(cè)進(jìn)水的輪副（雙吸葉輪），而幾個(gè)雙吸葉輪又能排列在一根泵軸上（圖3）。多流式泵可以作為冷凝裝置的冷卻水泵之用。揚(yáng)程較低時(shí)，要再增大單個(gè)葉輪的流量就必須采用半軸流的結(jié)構(gòu)形式，其中軸向流入的液體只經(jīng)過少量的偏轉(zhuǎn)就轉(zhuǎn)為徑向。這種結(jié)構(gòu)形式習(xí)慣上也可稱為“螺旋泵”【7】 國(guó)內(nèi)習(xí)稱混流泵譯注7】（圖4）?，F(xiàn)在，這種結(jié)構(gòu)常常要用來(lái)取代多流式結(jié)構(gòu)，并成為徑流泵到軸流泵（螺槳式泵，圖5）之間的過度結(jié)構(gòu)。軸流泵適用于很大的流量，而揚(yáng)程卻只有幾米，因此，可特別當(dāng)做抽水機(jī)使用。泵的應(yīng)用泵是一種通用機(jī)

19、械，種類甚多，應(yīng)用廣泛，涉及國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門，起著十分重要的作用。城市給排水、農(nóng)田灌溉、消防、食品行業(yè)、石油化工、動(dòng)力工業(yè)、采礦、能源發(fā)展、船舶工業(yè)等等方面。除此之外，泵在核能發(fā)電、船舶的噴水推進(jìn)、火箭的燃料供給等方面亦得到重要應(yīng)用【8】 柴立平.泵選用手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.18】。另外，泵還可以用來(lái)長(zhǎng)距離水力輸送如煤、魚等固體或動(dòng)物等。泵抽送的常見介質(zhì)有水、油、酸、堿、懸浮液等液體?，F(xiàn)在還可以輸送超低溫的液態(tài)氣體和高溫熔融金屬。一般來(lái)說(shuō)農(nóng)用泵占泵總產(chǎn)量一半以上，每艘遠(yuǎn)洋輪上所用的泵一般在百臺(tái)以上。正如開頭中提到的，凡是有斜體流動(dòng)的地方，就有泵在工作。詳細(xì)應(yīng)用請(qǐng)參照表1-1表1-

20、1各種用途使用泵的類型應(yīng)用部門主要用途概要泵型農(nóng)業(yè)灌溉排水水田或旱田灌溉土壤改良或排水低揚(yáng)程離心泵 深井潛水電泵混流泵 小型潛水泵軸流泵 潛水軸流泵噴灌泵（自吸）潛水混流泵自來(lái)水工程飲水送水配水增壓引原水到凈水廠從凈水廠送水到配水池從配水池分配水到需要端在配水管路途中給水增壓雙吸離心泵立式混流泵立式離心泵潛水混流泵污水處理排水中繼污水處理排放污水、雨水把污水提升到高處而后自然下流輸送污水污物立式（臥式）污水泵可調(diào)葉片混流泵混流泵、軸流泵污水潛水泵火電廠鍋爐給水冷凝水循環(huán)水除灰向鍋爐給水抽吸冷凝器內(nèi)凝結(jié)水想冷凝器輸送冷卻循環(huán)水水力抽送鍋爐灰渣高溫高壓多級(jí)離心泵高抗汽蝕性能臥式（立式）離心泵立式混

21、流泵、軸流泵渣漿泵、灰渣泵礦山鐵礦坑內(nèi)排水水力采煤水力輸煤鋼鐵除磷排除坑內(nèi)涌水從噴嘴噴射高壓水粉碎煤層水力箱送煤?；虼至Ｃ河酶邏核ボ堉其摬谋砻骥[皮潛水泵臥式多級(jí)離心泵高壓往復(fù)泵高揚(yáng)程渣漿泵石油工業(yè)鉆井控油注水輸油煉油帶出鉆屑冷卻鉆頭從井內(nèi)抽油向水井注水增加油層壓力集散油輸送和長(zhǎng)距離管道輸送在煉油廠各裝置流程中輸送各種油活塞式泥漿泵 離心泥漿泵活塞式稠油泵 轉(zhuǎn)子式稠油泵潛油電泵 高壓多級(jí)離心泵高壓柱塞泵 單吸單級(jí)離心油泵多級(jí)中開式油泵 雙吸油泵化學(xué)工業(yè)化工流程高溫液體低溫液體熔融金屬在化工裝置中輸送液體輸送400以上的熱媒鹽高溫介質(zhì)輸送-10以下的液態(tài)氧單級(jí)耐腐蝕離心泵液下泵高溫泵低溫泵船舶

22、工業(yè)鍋爐給水抽凝結(jié)水抽送循環(huán)水貨油清倉(cāng)平衡推進(jìn)向鍋爐給水抽吸冷凝器凝結(jié)水輸送冷凝器用循環(huán)水裝油、卸油、清船平衡船體和噴水推進(jìn)汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)中開式多級(jí)泵立式臥式（第一級(jí)雙吸）泵立式單吸（兩級(jí)）離心泵軸流泵和導(dǎo)葉式混流泵建筑施工排水疏?；炷僚懦┕ぶ杏克逵賶核突炷?、向攪拌機(jī)供水工程用潛水泵、自吸泵污水泵微型離心泵、柱塞泵建筑設(shè)備鍋爐工水樓房供水排放污水溫水循環(huán)冷房（冷卻、循環(huán)、噴霧）向鍋爐供水向高樓供水賓館、餐廳等排污水污物供熱水或暖房用水將冷凍機(jī)冷凝器出來(lái)的溫水打到冷卻塔進(jìn)行循環(huán)使水在冷凍機(jī)蒸發(fā)器和空調(diào)器盤管間循環(huán)小型立式（臥式）多級(jí)離心泵旋渦泵立式多級(jí)泵小型潛水泵、自吸泵、微型泵污水潛水泵管道泵屏蔽泵雙吸泵輕工紙漿藥液陶瓷泥漿輸送各種濃度紙漿輸送黑液輸送陶瓷料漿無(wú)堵塞離心泵耐腐蝕離心泵隔膜柱塞泵食品飲料酵母均質(zhì)輸送飲料、乳品輸送酵母細(xì)化果茶、乳品、豆制品不銹鋼離心泵轉(zhuǎn)子泵、齒輪泵高壓柱塞式均質(zhì)泵參考文獻(xiàn)1) 王立文,