泵的分类、结构、原理及应用

1、泵的分类、结构、原理及应用广东石油化工学院课程论文泵的分类、结构、原理及应用学院（系）:化学工程学院专 业:化学工程与工艺姓 名：侯文杰学 号导教师:黄凯亦摘要随着科技的进步，人们逐渐利用机器代替了人力劳动，解放了人的双手。从工业革命以来，各种机械被发明并投入使用。泵的发明来自于升水机，是最古老的机械。概括的讲泵是输送液体或使液体增压的机械，在人类的生产生活中得到了广泛的应用。为了适应生产生活中各方面的应用，现如今泵的种类繁多，在使用的方法方向上也有很大不同。那么到底什么是泵，泵是如何工作的，它的结构又是怎样需要我们一一探索。通过泵的工作原理，驱动方法，结构，用途，输

2、送液体等方面，对泵进行系统的分类并介绍各种泵的结构以及用途。让人们更快更好的了解各种泵在生产生活中的应用。关键词 液体 输送 机械 工作原理 升水机Classification, structure, principle and application of pumpAbstractWith the progress of science and technology, people gradually use the machine instead of human labor, the liberation of the people's hands. Since the indu

3、strial revolution, all kinds of machinery have been invented and put into use. The invention of machine pump from the water, is the most ancient machinery. Generally speaking, the pump is a machine which is used to transport the liquid or boost the pressure of the liquid. It has been widely used in

4、the production and life of human. In order to adapt to the application of various aspects of production and life, now a wide variety of pumps, in the direction of the use of the method is also very different. So in the end what is the pump, pump is how to work, and how it's structure and how we

5、need to explore one one. Through the working principle of the pump, driving method, structure, use, transport liquid and so on, the classification of the pump system and introduce the structure and use of various pumps. Let people faster and better understanding of various pumps in the production an

6、d life of the application.Key words liquid transport machinery Premium machine泵的分类、结构、原理及应用各种升水机械，是地球上最古老的机械。人们将液体升到一定的高度来使用，是从古至今都需要的，所以人们发明了这种机械来使用，而这只是一个开端。人们将水从地下抽取出来，并升到一定高度，来灌溉他们的土地；人们吃的水通常是从井里汲起来的。而人们用来升水的头一种设备便是戽斗，他是靠人们用手做摇摆运动而将水升到某一高度。为了增加摆动的幅度和改进着力的方法，戽斗可以挂在一个装在特别支架可摆动的横杆上。大家都知道的“阿基米达夫螺旋机”

7、也属于升水机械中的一种。随着工业革命的进程，升水机也发生了变化。人们运用气缸内运动的活塞，来实现这一目的。到十九世纪初叶，往复泵才达到了很完善的地步，很长一段时间内它都是使用在大城市的供水上。到现在，往复泵仍有很广泛的应用。约在1700年人们发明了离心泵，更快的推动了泵的发展。现如今，泵产品的应用仅次于电动机。可以说只要是需要让液体流动的地方就有泵的存在，泵在国民经济中起着十分重要的作用。因为使用的空间位置，场合，液体，压力的不同，泵名目繁多，应用广泛。泵的定义什么是泵，通常把用来抽吸液体、输送液体、和是液体增压里的机器统称为泵。从能量观点来说，泵是一种转换能量的机器。它把原动机的机械能转化为

8、被输送液体的能量，使液体的流速和压力增加。泵一般是用来将液体从地势较低的地方抽吸上来，沿管路输送到地势较高的地方去。例如，我们日常见到的，用泵把河流、池塘中的水抽上来往农田里灌溉；又如把地下井里的水抽吸上来并送到水塔上去等等。由于液体经过泵后压力可以提高，所以泵的作用也可以用来将液体从压力较低的容器中抽吸出来，并以克服沿途的阻力输送到压力较高的容器中或其他需要的地方总的来说泵是输送液体或使液体增压的机械。它将原动机的机械能或其他外部能量传送给液体，使液体能量增加。泵主要用来输送水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等液体，也可输送液、气混合物及含悬浮固体物的液体【1】 王立文, 高殿荣, 侯

9、桂庆, & 郭明杰. (2005). 新型锥形螺旋叶片泵的工作原理分析. 液压与气动(08), 76-78.1】。泵的分类为了适应生产生活的需要，泵的种类极多。所以我们很难对泵进行系统的分类。而且由于现阶段泵的种类有多少很难确认并且很多泵的工作原理十分复杂，难以分类，在这里我们先从几个方面对泵进行一个简单的分类。并辅以简单的分类标准。输送滴状液体的泵很多，知道现在还没有任何一个大家所公认的分类方法。曾经有人想把泵按照输入它们的能量的种类来分类，但是并不成功。这种方法不能够将泵统一起来。在叶斯曼(.)所著的泵中这样写道，比较妥当的分类法，应该是按照液体通过泵是传给液体能量的形式来分类；这

10、种能量可能是位能（z），也可能是压力能（p）或者动能（v22g）【2】叶斯曼(.).泵.石油工业出版社.19562】。只改变位能的机械最简单的升水器气体空气举阿基米达夫螺旋机水车凸缘机戽斗机气举空气举只靠变液体压力来改变液体能量的机械活塞泵和活柱泵以他种液体，气体或蒸汽作为排挤物的泵水力冲击器液体升液器汉福雷泵转子泵脉冲泵自吸式的活塞式的刮板式的回转式的直接作用式的无曲柄式的曲柄连杆式的上述的分类是我通过查阅许多资料整发现的一种很严谨的分类方式，其实个人是很难理解其中的一些内容。事实上泵以长期存在并广泛的应用在生产生活中。其种类很难进行分类，所以在下面的分类的过程中，忽略了有些罕见类型的泵，故

11、意的删减了以上一些过时的，没有实际价值的某些类型。泵可以按人们应用的基础、制造材料、输送介质，甚至按空间方位来分，然而这样的分类在视野上都有局限性，而且事实上导致互相重叠。我通过书本及网络发现，所存的泵大致都可以分成两大类：（1）动态泵，按此，能量连续地施加，以增加泵内的液体的速度，其值大于因泵产生压力增量而在出口出现的连续速度降。（2）容积泵，按此，能量通过力的作用，周期性地向1个或1个以上的移动式有效附件的界面、液体相当于容积施加，导致压力直接上升，达到输送液体阀门或管件直接排除管线所需的压力。在这里我就不更加细致的介绍了大家可以看图1和图2。泵除了上述的分类，一般生产生活上人们多按工作原

12、理分为容积式泵、动力式泵和其他类型泵三类。除按工作原理分类外，还可按其他方法分类和命名【3】 赵树人. (2007). 河南省泵业发展与技术推广应用研究. (Doctoral dissertation, 河南农业大学).3】。如，按驱动方法可分为电动泵和水轮泵等；按结构可分为单级泵和多级泵；按用途可分为锅炉给水泵和计量泵等；按输送液体的性质可分为水泵、油泵和泥浆泵等【4】 冯金龙, & 王金武. (2007). 液体施肥装置施肥机理的试验研究. 中国农业工程学会2007年学术年会.4】。按照有无轴结构，可分直线泵，和传统泵。有些则是按用途划分的如污水泵、卫生泵等，有些名称则比较随意如扩

13、散泵、液氮泵等。但其中许多内容事有许多的交叉、重复。所以比较合理的分类方式还是之前提到的那两种。总的来说，像离心泵这样应用广泛，产品生产历史长久的泵类标准比较多（离心泵相关标准的总数达到100多个），而像无泄漏泵这种迅速发展起来的新型泵类标准则比较少【5】 陈楚成. (2005). 泵类产品技术发展状况. 化工设备与管道(4), 59-60.5】。泵的工作原理滴状液体的能量，正如从水力学上所知道的一样，对于某一固定水平面来说可以由位能、压能以及动能等形式来表示。单位重量液体的能量称为比能；比能我们常常称之为压头，压力压头和速度压头。液体以某一水平面为准的总比能e,或者总压头，便是上面所说的三种

14、压头的总和，即： e=z+p+v22g式中 z所研究的液体指点在所选定的纵坐标轴上（水平面以上）的高度；p该指点的水压力；指点单位体积的重量（重度）；p压力高度或者压力头；v指点的速度；g重力加速度；v22g速度高度或者速度压头。滴状液体指点能量的增压在意义上等于它的总压头的增加。液体能量的增加，在水力学上的意义等于将液体升举一个相应的压头增量的高度。泵的构造部件构成泵的主要部件有叶轮、泵体、主轴、轴承、填料箱及联轴器等。这些部件组合起来构成各种形式的泵。图3.1、3.1、3.3所示分别为卧式单级双吸蜗壳泵、立式单级透平型轴流泵及立式单级单吸蜗壳泵的断面图。这里我们只细致的介绍动力式泵。动力式

15、（又叫叶轮式或叶片式泵）叶片泵是一种流体机械，因此其工作方式的特征是在连续流动过程的影响下获得压力。在径流式结构中（图1），装有叶片的叶轮把机械功传递给叶轮流道中的液体，并通过离心力把液体排出叶轮。液体一旦离开了叶轮流道，能量传递也就结束。能量传递造成输送介质的压力升高和速度增大。叶轮中压力升高的原因是离心力的作用的结果【6】 赫尔姆特·舒尔茨.泵 原理、计算与结构.北京：机械工业出版社，1991.126】，事实上也是叶轮流道中的相对流动减速的结果。输送介质的绝对速度被同时增大，是一种不希望有的伴随显现，因为人们秩序尽量提高泵内的压力。因此剩余的速度能就必须进一步转换为压能。在固定安

16、放的系统中，即在一种以环形围绕叶轮外周的渐扩流道导论（图1）中可以实现这种转换，或者也可在无叶的环形空腔或蜗壳中实现这种转换。无叶环形空腔和蜗壳这两种装置同样地适用于把速度能转换为压能。叶轮和导轮一起可形成为泵的一个级。由于叶轮压出液体时所产生的吸力作用，同样的体积的液体通过吸入管又进入泵内，因此在叶轮旋转式能保持连续的流动。对叶片泵的扬程和流量所提出的要求极为不同，因此叶片泵必须始终力图根据最佳的经济观点来设计，从而导致了极其不同的结构形式。低扬程时可以采用单级泵，这种泵的扬程小于20m，称为低压泵。扬程达到50m左右时称为中压泵，而扬程高于50m时则称为高压泵。上述分档数值只能当做近似值来

17、参考。关于扬程并没有给定严格的界限。扬程很高时，通常要求多级结构（图2），其中，几个同样的叶轮和导轮（即几个级）一个一个地连接起来，输送介质依次地在其中流过。这样，所能达到的最终压力就等于每级压力的总和。除了扬程之外，级数在较大程度上也可以通过泵的转速和体积流量的大小来确定，因此，在相同的扬程下可能给出极为不同的级数。为了在低扬程大流量的工况下能使水的流道达到所要求的长度，必须把叶片始终向叶轮的吸入口出延伸，由此可得与水轮机中弗兰西斯式转轮形状相当的叶轮。这种结构形式的特征性原件就是空间弯曲叶片，即叶轮的扭曲叶片（图16.4），而在较高扬程下的则多采用简单弯曲叶片、即所谓圆柱叶片（图15.4）

18、。在保持低扬程不变的情况下，进一步增大体积流量将迫使采用几个叶轮并联的多流式结构。这种结构是把两个单独的叶轮结合成一个两侧进水的轮副（双吸叶轮），而几个双吸叶轮又能排列在一根泵轴上（图3）。多流式泵可以作为冷凝装置的冷却水泵之用。扬程较低时，要再增大单个叶轮的流量就必须采用半轴流的结构形式，其中轴向流入的液体只经过少量的偏转就转为径向。这种结构形式习惯上也可称为“螺旋泵”【7】 国内习称混流泵译注7】（图4）。现在，这种结构常常要用来取代多流式结构，并成为径流泵到轴流泵（螺桨式泵，图5）之间的过度结构。轴流泵适用于很大的流量，而扬程却只有几米，因此，可特别当做抽水机使用。泵的应用泵是一种通用机

19、械，种类甚多，应用广泛，涉及国民经济各部门，起着十分重要的作用。城市给排水、农田灌溉、消防、食品行业、石油化工、动力工业、采矿、能源发展、船舶工业等等方面。除此之外，泵在核能发电、船舶的喷水推进、火箭的燃料供给等方面亦得到重要应用【8】 柴立平.泵选用手册.北京：机械工业出版社，2009.18】。另外，泵还可以用来长距离水力输送如煤、鱼等固体或动物等。泵抽送的常见介质有水、油、酸、碱、悬浮液等液体。现在还可以输送超低温的液态气体和高温熔融金属。一般来说农用泵占泵总产量一半以上，每艘远洋轮上所用的泵一般在百台以上。正如开头中提到的，凡是有斜体流动的地方，就有泵在工作。详细应用请参照表1-1表1-

20、1各种用途使用泵的类型应用部门主要用途概要泵型农业灌溉排水水田或旱田灌溉土壤改良或排水低扬程离心泵 深井潜水电泵混流泵 小型潜水泵轴流泵 潜水轴流泵喷灌泵（自吸）潜水混流泵自来水工程饮水送水配水增压引原水到净水厂从净水厂送水到配水池从配水池分配水到需要端在配水管路途中给水增压双吸离心泵立式混流泵立式离心泵潜水混流泵污水处理排水中继污水处理排放污水、雨水把污水提升到高处而后自然下流输送污水污物立式（卧式）污水泵可调叶片混流泵混流泵、轴流泵污水潜水泵火电厂锅炉给水冷凝水循环水除灰向锅炉给水抽吸冷凝器内凝结水想冷凝器输送冷却循环水水力抽送锅炉灰渣高温高压多级离心泵高抗汽蚀性能卧式（立式）离心泵立式混

21、流泵、轴流泵渣浆泵、灰渣泵矿山铁矿坑内排水水力采煤水力输煤钢铁除磷排除坑内涌水从喷嘴喷射高压水粉碎煤层水力箱送煤粒或粗粒煤用高压水除去轧制钢材表面鳞皮潜水泵卧式多级离心泵高压往复泵高扬程渣浆泵石油工业钻井控油注水输油炼油带出鉆屑冷却钻头从井内抽油向水井注水增加油层压力集散油输送和长距离管道输送在炼油厂各装置流程中输送各种油活塞式泥浆泵 离心泥浆泵活塞式稠油泵 转子式稠油泵潜油电泵 高压多级离心泵高压柱塞泵 单吸单级离心油泵多级中开式油泵 双吸油泵化学工业化工流程高温液体低温液体熔融金属在化工装置中输送液体输送400以上的热媒盐高温介质输送-10以下的液态氧单级耐腐蚀离心泵液下泵高温泵低温泵船舶

22、工业锅炉给水抽凝结水抽送循环水货油清仓平衡推进向锅炉给水抽吸冷凝器凝结水输送冷凝器用循环水装油、卸油、清船平衡船体和喷水推进汽轮机驱动中开式多级泵立式卧式（第一级双吸）泵立式单吸（两级）离心泵轴流泵和导叶式混流泵建筑施工排水疏浚混凝土排除施工中涌水清淤压送混凝土、向搅拌机供水工程用潜水泵、自吸泵污水泵微型离心泵、柱塞泵建筑设备锅炉工水楼房供水排放污水温水循环冷房（冷却、循环、喷雾）向锅炉供水向高楼供水宾馆、餐厅等排污水污物供热水或暖房用水将冷冻机冷凝器出来的温水打到冷却塔进行循环使水在冷冻机蒸发器和空调器盘管间循环小型立式（卧式）多级离心泵旋涡泵立式多级泵小型潜水泵、自吸泵、微型泵污水潜水泵管道泵屏蔽泵双吸泵轻工纸浆药液陶瓷泥浆输送各种浓度纸浆输送黑液输送陶瓷料浆无堵塞离心泵耐腐蚀离心泵隔膜柱塞泵食品饮料酵母均质输送饮料、乳品输送酵母细化果茶、乳品、豆制品不锈钢离心泵转子泵、齿轮泵高压柱塞式均质泵参考文献1) 王立文,