離心泵的工作原理
離心泵在化工生產(chan) 中應用*為(wei) 廣泛，這是由於(yu) 其具有性能適用範圍廣（包括流量、壓頭及對介質性質的適應性）、體(ti) 積小、結構簡單、操作容易、流量均勻、故障少、壽命長、購置費和操作費均較低等突出優(you) 點。因而，本章將離心泵作為(wei) 流體(ti) 力學原理應用的典型實例加以重點介紹。
| 一. 離心泵的基本結構和工作原理 |
討論離心泵的基本結構和工作原理，要緊緊扣住將動能有效轉化為(wei) 靜壓能這個(ge) 主題來展開。
（一）離心泵的基本結構
離心泵的基本部件是高速旋轉的葉輪和固定的蝸牛形泵殼。具有若幹個(ge) （通常為(wei) 4～12個(ge) ）後彎葉片的葉輪緊固於(yu) 泵軸上，並隨泵軸由電機驅動作高速旋轉。葉輪是直接對泵內(nei) 液體(ti) 做功的部件，為(wei) 離心泵的供能裝置。泵殼中央的吸入口與(yu) 吸入管路相連接，吸入管路的底部裝有單向底閥。泵殼側(ce) 旁的排出口與(yu) 裝有調節閥門的排出管路相連接。
（二）離心泵的工作原理
當離心泵啟動後，泵軸帶動葉輪一起作高速旋轉運動，迫使預先充灌在葉片間液體(ti) 旋轉，在慣性離心力的作用下，液體(ti) 自葉輪中心向外周作徑向運動。液體(ti) 在流經葉輪的運動過程獲得了能量，靜壓能增高，流速增大。當液體(ti) 離開葉輪進入泵殼後，由於(yu) 殼內(nei) 流道逐漸擴大而減速，部分動能轉化為(wei) 靜壓能，*後沿切向流入排出管路。所以蝸形泵殼不僅(jin) 是匯集由葉輪流出液體(ti) 的部件，而且又是一個(ge) 轉能裝置。當液體(ti) 自葉輪中心甩向外周的同時，葉輪中心形成低壓區，在貯槽液麵與(yu) 葉輪中心總勢能差的作用下，致使液體(ti) 被吸進葉輪中心。依靠葉輪的不斷運轉，液體(ti) 便連續地被吸入和排出。液體(ti) 在離心泵中獲得的機械能量*終表現為(wei) 靜壓能的提高。
【動畫】離心泵的基本結構和工作原理
需要強調指出的是，若在離心泵啟動前沒向泵殼內(nei) 灌滿被輸送的液體(ti) ，由於(yu) 空氣密度低，葉輪旋轉後產(chan) 生的離心力小，葉輪中心區不足以形成吸入貯槽內(nei) 液體(ti) 的低壓，因而雖啟動離心泵也不能輸送液體(ti) 。這表明離心泵無自吸能力，此現象稱為(wei) 氣縛。吸入管路安裝單向底閥是為(wei) 了防止啟動前灌入泵殼內(nei) 的液體(ti) 從(cong) 殼內(nei) 流出。空氣從(cong) 吸入管道進到泵殼中都會(hui) 造成氣縛。
（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(guan) 鍵部件。
(1)按其機械結構可分為(wei) 閉式、半閉式和開式三種。閉式葉輪適用於(yu) 輸送清潔液體(ti) ；半閉式和開式葉輪適用於(yu) 輸送含有固體(ti) 顆粒的懸浮液，這類泵的效率低。
閉式和半閉式葉輪在運轉時，離開葉輪的一部分高壓液體(ti) 可漏入葉輪與(yu) 泵殼之間的空腔中，因葉輪前側(ce) 液體(ti) 吸入口處壓強低，故液體(ti) 作用於(yu) 葉輪前、後側(ce) 的壓力不等，便產(chan) 生了指向葉輪吸入口側(ce) 的軸向推力。該力推動葉輪向吸入口側(ce) 移動，引起葉輪和泵殼接觸處的摩損，嚴(yan) 重時造成泵的振動，破壞泵的正常操作。在葉輪後蓋板上鑽若幹個(ge) 小孔，可減少葉輪兩(liang) 側(ce) 的壓力差，從(cong) 而減輕了軸向推力的不利影響，但同時也降低了泵的效率。這些小孔稱為(wei) 平衡孔。
(2)按吸液方式不同可將葉輪分為(wei) 單吸式與(yu) 雙吸式兩(liang) 種，單吸式葉輪結構簡單，液體(ti) 隻能從(cong) 一側(ce) 吸入。雙吸式葉輪可同時從(cong) 葉輪兩(liang) 側(ce) 對稱地吸入液體(ti) ，它不僅(jin) 具有較大的吸液能力，而且基本上消除了軸向推力。
(3)根據葉輪上葉片上的幾何形狀，可將葉片分為(wei) 後彎、徑向和前彎三種，由於(yu) 後彎葉片有利於(yu) 液體(ti) 的動能轉換為(wei) 靜壓能，故而被廣泛采用。
2．離心泵的導輪
為(wei) 了減少離開葉輪的液體(ti) 直接進入泵殼時因衝(chong) 擊而引起的能量損失，在葉輪與(yu) 泵殼之間有時裝置一個(ge) 固定不動而帶有葉片的導輪。導輪中的葉片使進入泵殼的液體(ti) 逐漸轉向而且流道連續擴大，使部分動能有效地轉換為(wei) 靜壓能。多級離心泵通常均安裝導輪。
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，故均可視作轉能裝置。
3．軸封裝置
由於(yu) 泵軸轉動而泵殼固定不動，在軸和泵殼的接觸處必然有一定間隙。為(wei) 避免泵內(nei) 高壓液體(ti) 沿間隙漏出，或防止外界空氣從(cong) 相反方向進入泵內(nei) ，必須設置軸封裝置。離心泵的軸封裝置有填料函和機械（端麵）密封。填料函是將泵軸穿過泵殼的環隙作成密封圈，於(yu) 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(ge) 裝在轉軸上的動環和另一固定在泵殼上的靜環所構成。兩(liang) 環的端麵借彈簧力互相貼緊而作相對轉動，起到了密封的作用。機械密封適用於(yu) 密封較高的場合，如輸送酸、堿、易燃、易爆及有毒的液體(ti) 。