離(lí)心泵的工作原理

　　離心泵在化工生産中應用(yòng)最爲廣泛，這是由于其具(jù)有性能适用範圍(wéi)廣(包括流量、壓頭及對介質性質的适應性)、體積小、結構簡單、操作容易、流量均勻、故障少、壽命長、購(gòu)置費和操(cāo)作(zuò)費均(jun1)較低等突出優點(diǎn)。因而(ér)，本章将離心泵作爲流體(tǐ)力學(xué)原理應用(yòng)的典型實例加(jiā)以重點介(jiè)紹。
 

 

　　離心泵(bèng)的基本結構和工作原理

　　讨論離心泵的基本結構和工作原(yuán)理(lǐ)，要緊緊扣住将動能有效轉化爲(wèi)靜壓能這(zhè)個主題來展開。

　　(一)離心泵的基本結構

　　離(lí)心泵的基本部件是(shì)高速旋轉的葉輪和固定的蝸(wō)牛形泵殼。具有若幹個(通常爲4～12個)後彎葉片的葉輪緊固(gù)于泵(bèng)軸上，并随泵軸由電(diàn)機驅動(dòng)作高(gāo)速旋轉。葉輪(lún)是直(zhí)接對(duì)泵内液體做(zuò)功的部件，爲離心泵的供能裝置。泵殼中央的吸入口與吸入管路相連(lián)接(jiē)，吸入管路(lù)的底部裝有單向底閥。泵殼側旁的排出口與裝有調節閥門的排出管(guǎn)路相(xiàng)連接。

　　(二)離心泵的工作原理

　　當離心(xīn)泵啓動後(hòu)，泵軸(zhóu)帶動葉輪一起作高(gāo)速旋(xuán)轉運動，迫使預先充(chōng)灌在葉(yè)片(piàn)間液體旋轉，在慣性離心力的(de)作用下，液體自葉輪中心向外周(zhōu)作(zuò)徑向運動(dòng)。液體在流經(jīng)葉輪的運動過程(chéng)獲得了能量，靜壓能增(zēng)高，流速增大(dà)。當液體離開葉輪進入泵殼後，由于殼内流道逐漸擴大而減速，部分動能轉化爲靜壓能，最後沿切向流入(rù)排出管路。所(suǒ)以蝸形泵殼不僅是彙集由葉輪(lún)流出液體(tǐ)的部件，而且又是一個(gè)轉能裝(zhuāng)置。

　　當液體自葉(yè)輪中心甩向外周的同時，葉輪中心形成低壓區，在貯槽液面與葉輪中心總勢能差的作用(yòng)下，緻使液體被吸進葉輪中心。依靠(kào)葉(yè)輪的不斷運轉，液(yè)體便連續地被吸入和排(pái)出。液體在離心泵中獲得的機械能量最終表現爲靜壓(yā)能的提高。

　　需要強調指出(chū)的是(shì)，若在離心泵啓(qǐ)動前沒向泵殼(ké)内灌滿被輸送的(de)液體，由于空氣密(mì)度低，葉輪旋轉(zhuǎn)後(hòu)産生的離心力小，葉輪中心區不足以形成吸入貯槽内液體的低壓，因而雖啓動離心泵(bèng)也不能輸送液體(tǐ)。這表明離(lí)心泵無自吸能力，此現象稱爲氣縛。吸入管(guǎn)路安裝單向底閥是爲(wèi)了防止啓動(dòng)前灌入泵(bèng)殼内的液體從殼内流出。空氣從吸入管道進到泵殼中都會(huì)造成氣(qì)縛。
 

 

　　(三)離心泵的葉輪和其它部件

　　1、離心泵的葉輪

　　葉輪是離心泵的關鍵部件。

　　(1)按其機械結構可分爲閉式、半閉式和開式(shì)三(sān)種。閉式葉輪适用于輸送清潔液體;半閉式和開式葉輪适用于輸送含有固體顆粒(lì)的懸浮液，這類泵的效率低。

　　閉式和(hé)半閉式葉輪在運轉時，離(lí)開葉輪的一部分高壓液體可漏入葉輪與泵(bèng)殼之間的空腔中，因葉輪前側液體吸入口處壓強低，故液體作用于葉輪前、後側的壓力不等，便産生了指向葉輪吸入口側的軸向推力(lì)。該力(lì)推動葉輪向吸入(rù)口側移動，引起葉輪和泵殼接觸處的摩(mó)損，嚴重(zhòng)時造成泵的振動，破壞泵(bèng)的正常操作。在葉輪後蓋闆上鑽(zuàn)若(ruò)幹個小孔，可減(jiǎn)少葉輪兩側的壓力(lì)差，從而減輕了軸向推力的不利影(yǐng)響，但同時也降(jiàng)低了泵的(de)效率。這(zhè)些(xiē)小孔稱爲平衡(héng)孔。

　　(2)按吸液方式不(bú)同可将葉輪分爲單吸式與雙吸(xī)式兩種，單吸式葉輪(lún)結構簡單，液體隻(zhī)能從一側吸入。雙(shuāng)吸式葉輪可同時從葉輪兩側對稱(chēng)地吸入液體，它不僅具有較大的吸液能力，而(ér)且基本上消除了軸向推力。

　　(3)根據葉(yè)輪上葉片上的幾何形狀(zhuàng)，可将葉片分爲後彎、徑向和前(qián)彎三種，由于後彎葉片(piàn)有利于液體的動(dòng)能轉換爲靜壓能，故而被廣泛采用(yòng)。
 

 

　　2、離心泵的導(dǎo)輪 離心泵的工作原理(lǐ)

　　爲了減少離開(kāi)葉輪的液體直接進入泵殼時因沖擊而引起(qǐ)的能量損(sǔn)失，在葉輪與泵殼(ké)之間有時裝置一個固定不動而帶有葉片的導輪。導輪中的葉片使進入(rù)泵殼的液(yè)體逐(zhú)漸轉向而且流道連續擴大，使部分(fèn)動能有效地轉換爲靜壓能。多(duō)級離心泵通(tōng)常均安裝導輪。

　　蝸牛形的泵殼、葉(yè)輪上的後彎葉片及導輪均能提高動能向靜壓能的轉(zhuǎn)化率，故均可視作轉能(néng)裝置。

　　3、軸封裝置

　　由于泵(bèng)軸轉動而泵殼(ké)固定不動，在軸和泵(bèng)殼的接觸(chù)處必然有(yǒu)一定間隙。爲避免泵内高壓液體沿(yán)間隙漏出，或防(fáng)止外界空氣(qì)從相反方向進入泵内，必須設置軸封裝置。離心泵的軸封(fēng)裝置(zhì)有填料函和機械(端面(miàn))密封。填料函是将泵軸穿過泵殼的環隙作成密(mì)封圈(quān)，于其中裝入軟填料(如浸油或塗石墨的石棉繩等)。

　　機械密封是由一個裝在轉軸上的動環和另一固定在泵(bèng)殼上(shàng)的靜環(huán)所(suǒ)構成。兩環的端面(miàn)借彈簧力互相貼緊而作(zuò)相對轉動，起到了密封的作用。機械密封适用于密封(fēng)較高的場合，如輸(shū)送酸、堿、易燃、易爆及有毒的液體。
 

 

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