離心泵的工作原理

　　離心泵(bèng)在化工生産(chǎn)中應用最爲(wèi)廣泛，這是由于其具(jù)有性能适(shì)用範圍廣(包括流量、壓頭及對介質性質的适應性)、體積小、結構簡單、操(cāo)作容易、流量均勻(yún)、故障少、壽命長、購置費和操作(zuò)費均較低等突出優(yōu)點。因而，本章将離心泵作爲流體力學(xué)原理應用的典型實例加以重點介紹。
 

 

　　離心泵的基本結構和工作原理

　　讨論離心(xīn)泵的基本結構和(hé)工作原理，要緊緊扣住将動能有效轉化爲(wèi)靜壓能這個主題來展(zhǎn)開。

　　(一)離心泵的基(jī)本結構(gòu)

　　離心泵的基本部件是高速旋轉的葉輪和固定的(de)蝸牛形(xíng)泵殼。具有若幹個(通常爲(wèi)4～12個(gè))後彎葉片的葉輪緊固于泵(bèng)軸上，并随泵軸由電機驅動作高速旋轉。葉輪是直(zhí)接對泵内液體做功的部件，爲離心泵的供能裝置。泵(bèng)殼中央的吸入口(kǒu)與吸入管路相連接，吸入管路的底部裝有單向底閥。泵殼側(cè)旁的排出口與裝有調節閥門的排出管路相(xiàng)連接。

　　(二)離心泵(bèng)的工作(zuò)原理

　　當離心泵啓動後，泵軸帶動葉輪一起作高(gāo)速旋轉運動，迫使預先充灌在葉(yè)片間液體旋轉，在慣性離心力的(de)作用下，液體自葉輪中(zhōng)心(xīn)向外周作徑向運動。液體在流經(jīng)葉輪的運動過程獲得了能量，靜壓能增高，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(kuò)大而減速，部分動(dòng)能轉化爲靜壓(yā)能，最後沿切向流入排出管路。所以蝸形(xíng)泵殼不僅是彙(huì)集由葉輪流出液體(tǐ)的(de)部件，而且又是一個轉能裝置。

　　當液體自葉輪中心甩向外(wài)周的同(tóng)時，葉輪中心形成低壓(yā)區，在貯槽液(yè)面與葉(yè)輪(lún)中心總勢能差的作用下(xià)，緻使液體被(bèi)吸進葉輪中心。依(yī)靠葉輪的不(bú)斷運轉，液(yè)體便連續地被吸入和排出。液體在(zài)離心泵中獲得的(de)機械能量最終表現爲靜壓能的提高。

　　需要強調指出的是，若在離心泵啓動前沒向泵殼(ké)内灌滿(mǎn)被輸送的液體，由于空(kōng)氣密(mì)度低，葉輪旋轉後産生(shēng)的離心力小，葉輪中心區不足以形成吸入貯槽(cáo)内液體的(de)低壓，因(yīn)而雖啓動離心泵(bèng)也不能輸送液體。這表明離心泵無(wú)自吸能力，此現象稱爲氣縛。吸入管(guǎn)路安裝單向底閥是爲了(le)防止啓動(dòng)前灌入泵殼内的液體從殼内流出。空氣從吸入管道進(jìn)到泵殼中(zhōng)都會造成氣縛。
 

 

　　(三)離心泵的葉輪和其它(tā)部件

　　1、離心泵的葉輪

　　葉輪是離心泵(bèng)的關鍵部件。

　　(1)按(àn)其機械結構可分爲(wèi)閉式、半閉式和開式三種。閉式葉輪适(shì)用于輸送清潔液體;半(bàn)閉式和開式葉輪适(shì)用于(yú)輸送(sòng)含有固體顆粒(lì)的懸浮液，這類(lèi)泵的效率低。

　　閉式和(hé)半閉式葉輪在運轉(zhuǎn)時，離開葉輪的(de)一部分高壓液體可漏入葉輪與泵殼之間的空腔中，因葉輪前側液體吸入口處壓強低(dī)，故液體作用于葉輪前、後側的壓力(lì)不等，便産生了指(zhǐ)向葉輪吸(xī)入口側(cè)的軸向推力。該力推(tuī)動葉輪向吸入口側移動，引起葉(yè)輪和泵殼接(jiē)觸處的摩損，嚴重時造成泵的振動，破壞泵(bèng)的(de)正常操作。在(zài)葉輪後蓋闆上鑽若幹個小孔，可減(jiǎn)少葉輪兩側的壓(yā)力差，從而減輕了(le)軸向推力的不(bú)利影響，但同時也降低了泵的效率。這些小孔稱爲平衡孔。

　　(2)按吸液方式不同可将葉(yè)輪分爲單吸式與(yǔ)雙吸(xī)式兩種，單吸式葉輪結構簡單，液體(tǐ)隻能從一側吸入。雙吸式葉輪(lún)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，而且基本(běn)上消除了軸向推(tuī)力。

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

 

　　2、離心泵的導輪 離心泵的工作原理(lǐ)

　　爲了減少離開葉輪的液體直接進入泵殼時因沖擊而引起的能量損失，在葉輪(lún)與泵殼之間有時裝置一個固(gù)定不(bú)動而(ér)帶有葉片的導輪。導輪(lún)中的葉片使進入泵殼的液(yè)體逐(zhú)漸轉向而且流道連續擴大，使(shǐ)部分(fèn)動能有效地轉換爲靜壓能。多級離心泵通常均安(ān)裝導輪。

　　蝸牛形的泵殼、葉輪上的後彎葉片及導輪均能提高動能向靜壓能的轉化率，故均(jun1)可視作轉能裝置(zhì)。

　　3、軸封裝置

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

　　機械密封(fēng)是由一個裝在轉軸上(shàng)的動環和另(lìng)一固定在泵殼上的靜環所構成。兩環的(de)端面借彈簧力互相貼緊(jǐn)而作相對轉動，起到(dào)了(le)密封的作用。機械密封适用于密封較(jiào)高的場合，如輸送酸、堿、易燃、易爆及有毒的(de)液體。
 

 

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