泵的历史及文明
泵是保送液体或使液体增压的机械。它将原动机的机械能或其他内部能量传送给液体,使液体能量添加。泵次要用来保送液体包括水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等,也可保送液体、气体混合物以及含悬浮固体物的液体。
水的提升关于人类生活和消费都非常重要。现代就已有各种提水用具,例如埃及的链泵(公元前17世纪),中国的桔槔(公元前17世纪)、辘轳(公元前11世纪)和水车(公元1世纪)。比拟著名的还有公元前三世纪,阿基米德创造的螺旋杆,可以颠簸延续地将水提至几米高处,其原理仍为古代螺杆泵所应用。
公元前200年左右,古希腊工匠克特西比乌斯创造的灭火泵是一种最原始的活塞泵,已具有典型活塞泵的次要元件,但活塞泵只是在呈现了蒸汽机之后才失掉迅速开展。
1840~1850年,美国沃辛顿创造泵缸和蒸汽缸对置的,蒸汽直接作用的活塞泵,标志着古代活塞泵的构成。19世纪是活塞泵开展的低潮时期,事先已用于水压机等多种机械中。但是随着需水量的剧增,从20世纪20年代起,低速的、流量遭到很大限制的活塞泵逐步被高速的离心泵和回转泵所替代。但是在高压小流量范畴往复泵仍占有次要位置,尤其是隔阂泵、柱塞泵独具优点,使用日益增多。
回转泵的呈现与工业上对液体保送的要求日益多样化有关。早在1588年就有了关于四叶片滑片泵的记载,当前陆续呈现了其他各种回转泵,但直到19世纪回转泵仍存在走漏大、磨损大和效率高等缺陷。20世纪初,人们处理了转子光滑和密封等成绩,并采用高速电动机驱动,合适较高压力、中小流量和各种粘性液体的回转泵才失掉迅速开展。回转泵的类型和适合保送的液体品种之多为其他各类泵所不及。
应用向心力输水的想法最早出如今列奥纳多·达芬奇所作的草图中。1689年,法国物理学家帕潘创造了四叶片叶轮的蜗壳离心泵。但更接近于古代离心泵的,则是1818年在美国呈现的具有径向直叶片、半开式双吸叶轮和蜗壳的所谓马萨诸塞泵。1851~1875年,带有导叶的多级离心泵相继被创造,使得开展低垂程离心泵成为能够。
虽然早在1754年,瑞士数学家欧拉就提出了叶轮式水力机械的根本方程式,奠定了离心泵设计的实际根底,但直到19世纪末,高速电动机的创造使离心泵取得理想动力源之后,它的优越性才得以充沛发扬。在英国的雷诺和德国的普夫莱德雷尔等许多学者的实际研讨和理论的根底上,离心泵的效率大大进步,它的功能范围和运用范畴也日益扩展,已成为古代使用最广、产量最大的泵。
泵通常按任务原理分容积式泵、动力式泵和其他类型泵,如射流泵、水锤泵、电磁泵、气体升液泵。泵除按任务原理分类外,还可按其他办法分类和命名。例如,按驱动办法可分为电动泵和水轮泵等;按构造可分为单级泵和多级离心泵;按用处可分为锅炉给水泵和计量泵等;按保送液体的性质可分为水泵、油泵和泥浆泵等。
容积式泵是依托任务元件在泵缸内作往复或回转运动,使任务容积交替地增大和减少,以完成液体的吸入和排出。任务元件作往复运动的容积式泵称为往复泵,作回转运动的称为回转泵。前者的吸入和排出进程在同一泵缸内交替停止,并由吸入阀和排出阀加以控制;后者则是经过齿轮、螺杆、叶形转子或滑片等任务元件的旋转作用,迫使液体从吸入侧转移到排出侧。
容积式泵在一定转速或往复次数下的流量是一定的,简直不随压力而改动;往复泵的流量和压力有较大脉动,需求采取相应的消减脉动措施;回转泵普通无脉动或只要小的脉动;具有自吸才能,泵启动后即能抽除管路中的空气吸入液体;启动泵时必需将排出管路阀门完全翻开;往复泵适用于高压力和小流量;回转泵适用于中小流量和较高压力;往复泵适合保送清洁的液体或气液混合物。总的来说,容积泵的效率高于动力式泵。
动力式泵靠疾速旋转的叶轮对液体的作用力,将机械能传递给液体,使其动能和压力能添加,然后再经过泵缸,将大局部动能转换为压力能而完成保送。动力式泵又称叶轮式泵或叶片式泵。离心泵是最罕见的动力式泵。
动力式泵在一定转速下发生的扬程有一限定值,扬程随流量而改动;任务波动,保送延续,流量和压力无脉动;普通无自吸才能,需求将泵先灌满液体或将管路抽成真空后才干开端任务 ;适用功能范围广;适合保送粘度很小的清洁液体,特殊设计的泵可保送泥浆、污水等或水输固体物。动力式泵次要用于给水、排水、灌溉、流程液体保送、电站蓄能、液压传动和船舶放射推进等。
其他类型的泵是指以另外的方式传递能量的一类泵。例如射流泵是依托高速放射出的任务流体 ,将需求保送的流体吸入泵内,并经过两种流体混合进举动量交流来传递能量;水锤泵是应用活动中的水被忽然制动时发生的能量,使其中的一局部水压升到一定高度;电磁泵是使通电的液态金属在电磁力作用下 ,发生活动而完成保送;气体升液泵经过导管将紧缩空气或其他紧缩气体送至液体的最底层处,使之构成较液体轻的气液混合流体,再借管外液体的压力将混合流体压升下去。
泵的功能参数次要有流量和扬程,此外还有轴功率、转速和必需汽蚀裕量。流量是指单位工夫内经过泵出口输入的液体量,普通采用体积流量;扬程是单位分量保送液体从泵入口至出口的能量增量 ,关于容积式泵,能量增量次要表现在压力能添加上,所以通常以压力增量替代扬程来表示。泵的效率不是一个独立功能参数,它可以由别的功能参数例如流量、扬程和轴功率按公式计算求得。反之,已知流量、扬程和效率,也可求出轴功率。
泵的各特性能参数之间存在着一定的互相依赖变化关系,可以经过对泵停止实验,辨别测得和算出参数值,并画成曲线来表示,这些曲线称为泵的特性曲线。每一台泵都有特定的特性曲线,由泵制造厂提供。通常在工厂给出的特性曲线上还标明引荐运用的功能区段,称为该泵的任务范围。
泵的实践任务点由泵的曲线与泵的安装特性曲线的交点来确定。选择和运用泵,应使泵的任务点落在任务范围内,以保证运转经济性和平安。此外,同一台泵保送粘度不同的液体时,其特性曲线也会改动。通常,泵制造厂所给的特性曲线大多是指保送清洁冷水时的特性曲线。关于动力式泵,随着液体粘度增大,扬程和效率降低,轴功率增大,所以工业上有时将粘度大的液体加热使粘性变小,以进步保送效率。