離心泵(bèng)在化工生産(chan)中應用最爲(wei)廣泛，這是由(you)于其具有性(xing)㊙️能适🛀🏻用範圍(wéi)廣(包括流量(liàng)、壓頭及對介(jiè)質性質的适(shi)應性)、體⛹🏻♀️積小(xiǎo)、結構♌簡單、操(cāo)作容易、流量(liang)均勻✊、故障少(shǎo)🔆、壽命長、購置(zhi)費和操作費(fei)均較低等突(tu)出優🈲點。因而(er)，本章将離心(xīn)泵作爲流體(tǐ)力學原理應(ying)用的典型實(shí)例加以重點(diǎn)介紹。
離心泵(bèng)的基本結構(gòu)和工作原理(lǐ)
讨論離心泵(beng)的基本結構(gòu)和工作原理(li)，要緊緊扣住(zhu)将動能有效(xiao)轉化爲靜壓(ya)能這個主題(ti)來展開。
(一)離(li)心泵的基本(ben)結構
離心泵(bèng)的基本部件(jian)是高速旋轉(zhuǎn)的葉輪和固(gù)定的蝸牛形(xíng)泵殼。具有若(ruò)幹個(通常爲(wei)4～12個)後彎葉片(pian)的葉輪緊固(gu)于泵軸上，并(bìng)随泵👌軸由電(diàn)機驅動作高(gao)速旋轉。葉輪(lún)是直接對泵(beng)内液體做功(gōng)的部件，爲離(li)心泵的供能(néng)裝置。泵殼中(zhōng)央的吸入🌈口(kǒu)與吸入🏃♀️管路(lù)相連🐇接，吸入(ru)管路的底部(bù)裝有🔱單向底(dǐ)閥。泵殼側旁(páng)的排出口與(yu)裝有調節閥(fa)門的排出管(guǎn)路相連接。
(二(èr))離心泵的工(gong)作原理
當離(li)心泵啓動後(hòu)，泵軸帶動葉(ye)輪一起作高(gāo)速旋轉運動(dong)，迫💋使預先充(chōng)灌在葉片間(jiān)液體旋轉，在(zài)慣性離心力(li)的作用下，液(ye)體自葉輪中(zhong)心向外周作(zuo)徑向運動。液(ye)體在流經葉(ye)輪的♋運動過(guò)程獲得了能(neng)量，靜壓能增(zēng)高，流💰速增大(dà)。當液體離開(kai)葉輪進入😘泵(bèng)殼後，由于殼(ke)内流道💃逐漸(jiàn)擴大而減速(su)，部分動能轉(zhuǎn)化爲靜壓能(néng)，最後沿切向(xiang)流入排出管(guǎn)路。所以蝸形(xíng)泵殼不僅是(shi)彙集由葉輪(lún)流出液體的(de)部件，而且又(you)是一個轉能(néng)裝置。
當液體(ti)自葉輪中心(xīn)甩向外周的(de)同時，葉輪中(zhōng)心形成低壓(ya)💰區💚，在貯槽液(ye)面與葉輪中(zhōng)心總勢能差(chà)的作用下，緻(zhi)使液體被吸(xī)進葉輪中心(xin)。依靠葉輪的(de)不斷運轉，液(yè)體便連續地(di)被吸入和排(pai)出。液🔞體在離(li)心泵中獲得(de)的機械能量(liang)最終表現爲(wei)靜壓能的提(tí)高。
需要強調(diào)指出的是，若(ruò)在離心泵啓(qǐ)動前沒向泵(bèng)殼内灌滿被(bei)🧡輸送的液體(ti)，由于空氣密(mi)度低，葉輪旋(xuan)轉後産✉️生的(de)離心力小，葉(yè)輪中心區不(bu)足以形成吸(xi)入貯槽内液(yè)體的低壓，因(yin)而雖啓動離(lí)心泵也不能(néng)輸送液體。這(zhè)表明離心泵(beng)無自吸能力(li)，此現象稱爲(wèi)氣縛。吸入管(guǎn)路安裝單向(xiang)底閥是爲了(le)防止啓動前(qián)灌✂️入泵殼内(nei)的液體從殼(ké)内流出🐉。空氣(qi)從吸入管♋道(dào)進到泵殼中(zhong)都會造成氣(qì)縛🏃♂️。
(三)離心泵(bèng)的葉輪和其(qí)它部件
1、離心(xīn)泵的葉輪
葉(ye)輪是離心泵(bèng)的關鍵部件(jian)。
(1)按其機械結(jié)構可分爲閉(bi)式、半閉式和(hé)開式三種。閉(bì)式葉🌈輪适用(yòng)于輸送清潔(jié)液體;半閉式(shi)和開式葉輪(lún)适用于輸送(song)含有固體顆(ke)粒的懸浮液(yè)，這類泵的效(xiào)🔅率低。
閉式和(he)半閉式葉輪(lun)在運轉時，離(li)開葉輪的一(yī)部分🙇🏻高壓液(yè)體可漏入葉(ye)輪與泵殼之(zhi)間的空腔中(zhong)，因葉🈚輪前側(ce)液體吸入口(kǒu)處壓強低，故(gù)液體作用于(yu)葉輪前、後側(ce)的壓力🏃不等(deng)，便産生了指(zhǐ)向葉輪吸入(ru)口側的軸向(xiàng)推力。該力推(tuī)動葉輪向吸(xī)入口側移動(dong)，引起🐇葉輪和(hé)泵殼接觸處(chù)的摩🔱損，嚴重(zhong)時造成泵的(de)振動，破壞泵(beng)的正🌈常操作(zuò)。在葉輪後蓋(gai)闆上鑽若幹(gàn)個小孔，可減(jian)少葉輪兩側(ce)的壓力差，從(cóng)而減輕了軸(zhóu)向推力🎯的不(bu)利影響，但同(tong)時也降低了(le)泵的效率。這(zhe)些小孔稱爲(wei)平衡孔。
(2)按吸(xi)液方式不同(tóng)可将葉輪分(fen)爲單吸式與(yǔ)雙吸式兩種(zhong)，單吸式葉輪(lun)結構簡單，液(ye)體隻能從一(yi)側吸入。雙吸(xī)💁式葉輪可同(tong)時從葉輪兩(liang)側對稱地吸(xi)入液體，它不(bu)僅具有較大(dà)的吸液能力(lì)，而且基本上(shang)消除了🌐軸向(xiàng)推力。
(3)根據葉(ye)輪上葉片上(shang)的幾何形狀(zhuang)，可将葉片分(fen)爲後彎、徑向(xiàng)和前彎三種(zhǒng)，由于後彎葉(yè)片有利于液(yè)體的動能⭕轉(zhuǎn)換爲靜壓能(neng)☁️，故而被廣泛(fan)采用。
2、離心泵(bèng)的導輪 離心(xin)泵的工作原(yuan)理
爲了減少(shao)離開葉輪的(de)液體直接進(jin)入泵殼時因(yin)沖擊而引起(qi)的🔆能量損失(shī)，在葉輪與泵(bèng)殼之間有時(shí)裝置一個固(gù)定不🌐動而帶(dài)有葉片的導(dao)輪。導輪中的(de)葉片使進💛入(ru)泵殼💯的液體(tǐ)逐漸轉向而(ér)且流道連續(xu)擴大，使部分(fen)動能有效🐪地(di)轉換爲靜壓(yā)能。多級離心(xin)泵通常均安(ān)裝導輪。
蝸牛(niú)形的泵殼、葉(ye)輪上的後彎(wān)葉片及導輪(lún)均能提高動(dong)能向靜壓能(neng)的轉化率，故(gù)均可視作轉(zhuǎn)能裝置。
3、軸封(feng)裝置
由于泵(beng)軸轉動而泵(bèng)殼固定不動(dòng)，在軸和泵殼(ke)的接觸處必(bì)然有🔞一定間(jian)隙。爲避免泵(bèng)内高壓液體(ti)沿間隙漏♍出(chū)，或防止🏃🏻♂️外界(jie)空氣從相反(fǎn)方向進入泵(beng)内，必🏒須設置(zhì)軸封裝置。離(li)心泵的軸🎯封(fēng)裝置有填料(liào)函和❗機械(端(duan)面)密封。填料(liào)函是将泵🏃♂️軸(zhóu)穿過泵殼的(de)環隙🛀作成密(mì)封圈，于其中(zhōng)裝入軟填料(liào)(如浸油或塗(tu)石墨的石棉(mián)繩等♊)。
機械密(mi)封是由一個(gè)裝在轉軸上(shang)的動環和另(lìng)一固定在泵(bèng)殼上的靜環(huan)所構成。兩環(huán)的端面借彈(dan)簧力互相貼(tiē)緊而作相對(dui)🏃🏻轉動，起到了(le)密封的作用(yòng)。機械密封适(shì)用于密封較(jiao)高的場合，如(rú)輸送酸、堿、易(yì)燃、易爆及有(you)毒的液體。
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