一、什么是泵?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。泵通常可按工作原理分為容積式泵、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。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。泵的各個(gè)性能參數(shù)之間存在著一定的相互依賴變化關(guān)系,可以畫成曲線來(lái)表示,稱為泵的特性曲線,每一臺(tái)泵都有自己特定的特性曲線。二、泵的定義與歷史來(lái)源輸送液體或使液體增壓的機(jī)械。廣義上的泵是輸送流體或使其增壓的機(jī)械,包括某些輸送氣體的機(jī)械。泵把原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能或其他能源的能量傳給液體,使液體的能量增加。水的提升對(duì)于人類生活和生產(chǎn)都十分重要。古代已有各種提水器具,如埃及的鏈泵(前17世紀(jì))、中國(guó)的桔槔(前17世紀(jì))、轆轤(前11世紀(jì))、水車(公元1世紀(jì)),以及公元前3世紀(jì)古希臘阿基米德發(fā)明的螺旋桿等。公元前200年左右,古希臘工匠克特西比烏斯發(fā)明了最原始的活塞泵-滅火泵。早在1588年就有了關(guān)于4葉片滑片泵的記載,以后陸續(xù)出現(xiàn)了其他各種回轉(zhuǎn)泵。1689年,法國(guó)的d.帕潘發(fā)明了4葉片葉輪的蝸殼離心泵。1818年,美國(guó)出現(xiàn)了具有徑向直葉片、半開式雙吸葉輪和蝸殼的離心泵。1840~1850年,美國(guó)的h.r.沃辛頓發(fā)明了泵缸和蒸汽缸對(duì)置的蒸汽直接作用的活塞泵,標(biāo)志著現(xiàn)代活塞泵的形成。1851~1875年,帶有導(dǎo)葉的多級(jí)離心泵相繼發(fā)明,使發(fā)展高揚(yáng)程離心泵成為可能。隨后,各種泵相繼問(wèn)世。隨著各種先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用,泵的效率逐步提高,性能范圍和應(yīng)用也日漸擴(kuò)大。三、泵的分類依據(jù)泵的種類繁多,按工作原理可分為:①動(dòng)力式泵,又叫葉輪式泵或葉片式泵,依靠旋轉(zhuǎn)的葉輪對(duì)液體的動(dòng)力作用,把能量連續(xù)地傳遞給液體,使液體的動(dòng)能(為主)和壓力能增加,隨后通過(guò)壓出室將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為壓力能,又可分為離心泵、軸流泵、部分流泵和旋渦泵等。②容積式泵,依靠包容液體的密封工作空間容積的周期性變化,把能量周期性地傳遞給液體,使液體的壓力增加至將液體強(qiáng)行排出,根據(jù)工作元件的運(yùn)動(dòng)形式又可分為往復(fù)泵和回轉(zhuǎn)泵。③其他類型的泵,以其他形式傳遞能量。如射流泵依靠高速噴射的工作流體將需輸送的流體吸入泵后混合,進(jìn)行動(dòng)量交換以傳遞能量;水錘泵利用制動(dòng)時(shí)流動(dòng)中的部分水被升到一定高度傳遞能量;電磁泵是使通電的液態(tài)金屬在電磁力作用下產(chǎn)生流動(dòng)而實(shí)現(xiàn)輸送。另外,泵也可按輸送液體的性質(zhì)、驅(qū)動(dòng)方法、結(jié)構(gòu)、用途等進(jìn)行分類。四、泵在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用從泵的性能范圍看,巨型泵的流量每小時(shí)可達(dá)幾十萬(wàn)立方米以上,而微型泵的流量每小時(shí)則在幾十毫升以下;泵的壓力可從常壓到高達(dá)19.61mpa(200kgf/cm2)以上;被輸送液體的溫度最低達(dá)-200攝氏度以下,最高可達(dá)800攝氏度以上。泵輸送液體的種類繁多,諸如輸送水(清水、污水等)、油液、酸堿液、懸浮液、和液態(tài)金屬等。在化工和石油部門的生產(chǎn)中,原料、半成品和成品大多是液體,而將原料制成半成品和成品,需要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的工藝過(guò)程,泵在這些過(guò)程中起到了輸送液體和提供化學(xué)反應(yīng)的壓力流量的作用,此外,在很多裝置中還用泵來(lái)調(diào)節(jié)溫度。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,泵是主要的排灌機(jī)械。我國(guó)農(nóng)村幅原廣闊,每年農(nóng)村都需要大量的泵,一般來(lái)說(shuō)農(nóng)用泵占泵總產(chǎn)量一半以上。在礦業(yè)和冶金工業(yè)中,泵也是使用最多的設(shè)備。礦井需要用泵排水,在選礦、冶煉和軋制過(guò)程中,需用泵來(lái)供水先等。在電力部門,核電站需要核主泵、二級(jí)泵、三級(jí)泵、熱電廠需要大量的鍋爐給水泵、冷凝水泵、循環(huán)水泵和灰渣泵等。在國(guó)防建設(shè)中,飛機(jī)襟翼、尾舵和起落架的調(diào)節(jié)、軍艦和坦克炮塔的轉(zhuǎn)動(dòng)、潛艇的沉浮等都需要用泵。高壓和有放射性的液體,有的還要求泵無(wú)任何泄漏等。在船舶制造工業(yè)中,每艘遠(yuǎn)洋輪上所用的泵一般在百臺(tái)以上,其類型也是各式各樣的。其它如城市的給排水、蒸汽機(jī)車的用水、機(jī)床中的潤(rùn)滑和冷卻、紡織工業(yè)中輸送漂液和染料、造紙工業(yè)中輸送紙漿,以及食品工業(yè)中輸送牛奶和糖類食品等,都需要有大量的泵。總之,無(wú)論是飛機(jī)、火箭、坦克、潛艇、還是鉆井、采礦、火車、船舶,或者是日常的生活,到處都需要用泵,到處都有泵在運(yùn)行。正是這樣,所以把泵列為通用機(jī)械,它是機(jī)械工業(yè)中的一類生要產(chǎn)品。五、泵的基本參數(shù)表征泵主要性能的基本參數(shù)有以下幾個(gè):1、流量q流量是泵在單位時(shí)間內(nèi)輸送出去的液體量(體積或質(zhì)量)。體積流量用q表示,單位是:m3/s,m3/h,l/s等。質(zhì)量流量用qm表示,單位是:t/h,kg/s等。質(zhì)量流量和體積流量的關(guān)系為:qm=ρq式中ρ——液體的密度(kg/m3,t/m3),常溫清水ρ=1000kg/m3。2、揚(yáng)程h揚(yáng)程是泵所抽送的單位重量液體從泵進(jìn)口處(泵進(jìn)口法蘭)到泵出口處(泵出口法蘭)能量的增值。也就是一牛頓液體通過(guò)泵獲得的有效能量。其單位是n·m/n=m,即泵抽送液體的液柱高度,習(xí)慣簡(jiǎn)稱為米。3、轉(zhuǎn)速n轉(zhuǎn)速是泵軸單位時(shí)間的轉(zhuǎn)數(shù),用符號(hào)n表示,單位是r/min。4、汽蝕余量npsh汽蝕余量又叫凈正吸頭,是表示汽蝕性能的主要參數(shù)。汽蝕余量國(guó)內(nèi)曾用Δh表示。5、功率和效率泵的功率通常是指輸入功率,即原動(dòng)機(jī)傳支泵軸上的功率,故又稱為軸功率,用p表示;泵的有效功率又稱輸出功率,用pe表示。它是單位時(shí)間內(nèi)從泵中輸送出去的液體在泵中獲得的有效能量。因?yàn)閾P(yáng)程是指泵輸出的單位重液體從泵中所獲得的有效能量,所以,揚(yáng)程和質(zhì)量流量及重力加速度的乘積,就是單位時(shí)間內(nèi)從泵中輸出的液體所獲得的有效能量——即泵的有效功率:pe=ρgqh(w)=γqh(w)式中ρ——泵輸送液體的密度(kg/m3);γ——泵輸送液體的重度(n/m3);q——泵的流量(m3/s);h——泵的揚(yáng)程(m);g——重力加速度(m/s2)。軸功率p和有效功率pe之差為泵內(nèi)的損失功率,其大小用泵的效率來(lái)計(jì)量。泵的效率為有效功率和軸功率之比,用η表示。六、什么叫流量?用什么字母表示?如何換算?單位時(shí)間內(nèi)泵排出液體的體積叫流量,流量用q表示,計(jì)量單位:立方米/小時(shí)(m3/h),升/秒(l/s),l/s=3.6m3/h=0.06m3/min=60l/ming=qρg為重量ρ為液體比重例:某臺(tái)泵流量50m3/h,求抽水時(shí)每小時(shí)重量?水的比重ρ為1000公斤/立方米。解:g=qρ=50×1000(m3/h·kg/m3)=50000kg/h=50t/h七、什么叫揚(yáng)程?用什么字母表示?用什么計(jì)量單位?和壓力的換算及公式?單位重量液體通過(guò)泵所獲得的能量叫揚(yáng)程。泵的揚(yáng)程包括吸程在內(nèi),近似為泵出口和入口壓力差。揚(yáng)程用h表示,單位為米(m)。泵的壓力用p表示,單位為mpa(兆帕),h=p/ρ.如p為1kg/cm2,則h=(lkg/cm2)/(1000kg/m3)h=(1kg/cm2)/(1000公斤/m3)=(10000公斤/m2)/1000公斤/m3=10m1mpa=10kg/cm2,h=(p2-p1)/ρ(p2=出口壓力p1=進(jìn)口壓力)八、什么叫汽蝕余量?什么叫吸程?各自計(jì)量單位表示字母?泵在工作時(shí)液體在葉輪的進(jìn)口處因一定真空壓力下會(huì)產(chǎn)生汽體,汽化的氣泡在液體質(zhì)點(diǎn)的撞擊運(yùn)動(dòng)下,對(duì)葉輪等金屬表面產(chǎn)生剝蝕,從而破壞葉輪等金屬,此時(shí)真空壓力叫汽化壓力,汽蝕余量是指在泵吸入口處單位重量液體所具有的超過(guò)汽化壓力的富余能量。單位用米標(biāo)注,用(npsh)r。吸程即為必需汽蝕余量Δh:即泵允許吸液體的真空度,亦即泵允許的安裝高度,單位用米。吸程=標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(10.33米)-汽蝕余量-安全量(0.5米)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓能壓管路真空高度10.33米。例如:某泵必需汽蝕余量為4.0米,求吸程Δh?解:Δh=10.33-4.0-0.5=5.83米九、什么是水泵的汽蝕現(xiàn)象以及其產(chǎn)生原因1、汽蝕液體在一定溫度下,降低壓力至該溫度下的汽化壓力時(shí),液體便產(chǎn)生汽泡。把這種產(chǎn)生氣泡的現(xiàn)象稱為汽蝕。2、汽蝕潰滅汽蝕時(shí)產(chǎn)生的氣泡,流動(dòng)到高壓處時(shí),其體積減小以致破滅。這種由于壓力上升氣泡消失在液體中的現(xiàn)象稱為汽蝕潰滅。3、產(chǎn)生汽蝕的原因及危害泵在運(yùn)轉(zhuǎn)中,若其過(guò)流部分的局部區(qū)域(通常是葉輪葉片進(jìn)口稍后的某處)因?yàn)槟撤N原因,抽送液體的絕對(duì)壓力降低到當(dāng)時(shí)溫度下的液體汽化壓力時(shí),液體便在該處開始汽化,產(chǎn)生大量蒸汽,形成氣泡,當(dāng)含有大量氣泡的液體向前經(jīng)葉輪內(nèi)的高壓區(qū)時(shí),氣泡周圍的高壓液體致使氣泡急劇地縮小以至破裂。在氣泡凝結(jié)破裂的同時(shí),液體質(zhì)點(diǎn)以很高的速度填充空穴,在此瞬間產(chǎn)生很強(qiáng)烈的水擊作用,并以很高的沖擊頻率打擊金屬表面沖擊應(yīng)力可達(dá)幾百至幾千個(gè)大氣壓,沖擊頻率可達(dá)每秒幾萬(wàn)次,嚴(yán)重時(shí)會(huì)將壁厚擊穿。4、汽蝕過(guò)程在水泵中產(chǎn)生氣泡和氣泡破裂使過(guò)流部件遭受到破壞的過(guò)程就是水泵中的汽蝕過(guò)程。水泵產(chǎn)生汽蝕后除了對(duì)過(guò)流部件會(huì)產(chǎn)生破壞作用以外,還會(huì)產(chǎn)生噪聲和振動(dòng),并導(dǎo)致泵的性能下降,嚴(yán)重時(shí)會(huì)使泵中液體中斷,不能正常工作。十、什么是泵的特性曲線?通常把表示主要性能參數(shù)之間關(guān)系的曲線稱為離心泵的性能曲線或特性曲線,實(shí)質(zhì)上,離心泵性能曲線是液體在泵內(nèi)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的外部表現(xiàn)形式,通過(guò)實(shí)測(cè)求得。特性曲線包括:流量-揚(yáng)程曲線(q-h),流量-效率曲線(q-η),流量-功率曲線(q-n),流量-汽蝕余量曲線(q-(npsh)r),性能曲線作用是泵的任意的流量點(diǎn),都可以在曲線上找出一組與其相對(duì)的揚(yáng)程,功率,效率和汽蝕余量值,這一組參數(shù)稱為工作狀態(tài),簡(jiǎn)稱工況或工況點(diǎn),離心泵最高效率點(diǎn)的工況稱為最佳工況點(diǎn),最佳工況點(diǎn)一般為設(shè)計(jì)工況點(diǎn)。一般離心泵的額定參數(shù)即設(shè)計(jì)工況點(diǎn)和最佳工況點(diǎn)相重合或很接近。在實(shí)踐選效率區(qū)間運(yùn)行,即節(jié)能,又能保證泵正常工作,因此了解泵的性能參數(shù)相當(dāng)重要。十一、什么叫泵的效率?公式如何?指泵的有效功率和軸功率之比。η=pe/p泵的功率通常指輸入功率,即原動(dòng)機(jī)傳到泵軸上的功率,故又稱軸功率,用p表示。有效功率即:泵的揚(yáng)程和質(zhì)量流量及重力加速度的乘積。pe=ρgqh(w)或pe=γqh/1000(kw)ρ:泵輸送液體的密度(kg/m3)γ:泵輸送液體的重度γ=ρg(n/m3)g:重力加速度(m/s)質(zhì)量流量qm=ρq(t/h或kg/s)十二、什么是泵的全性能測(cè)試臺(tái)?能通過(guò)精密儀器準(zhǔn)確測(cè)試出泵的全部性能參數(shù)的設(shè)備為全性能測(cè)試臺(tái)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)精度為b級(jí)。流量用精密蝸輪流量計(jì)測(cè)定,揚(yáng)程用精密壓力表測(cè)定。吸程用精密真空表測(cè)定。功率用精密軸功率機(jī)測(cè)定。轉(zhuǎn)速用轉(zhuǎn)速表測(cè)定。效率根據(jù)實(shí)測(cè)值:n=rq102計(jì)算。