泵的曆史及文化

泵是輸送液體（tǐ）或使液體增壓的（de）機械。它將原動機的機械能或其他（tā）外部（bù）能量傳送給液（yè）體，使（shǐ）液體能量增（zēng）加。泵主要用來輸送液體包括（kuò）水、油、酸堿（jiǎn）液、乳化液、懸乳液和液態（tài）金屬等，也可輸送液體、氣體混合（hé）物以及含懸浮（fú）固體物的液（yè）體。     水的提升（shēng）對（duì）於（yú）人類生活和生（shēng）產都十分重要。古代就已有各種提水器具，例如埃及的鏈泵(公元前17世紀)，中國的（de）桔（jú）槔(公元前17世紀（jì）)、轆（lù）轤(公元前11世紀)和水車(公元1世紀)。比較（jiào）著名的還有公元前三世紀（jì），阿基（jī）米德發明的螺旋杆，可以平穩連續地將水提至幾米高處，其原理仍為（wéi）現代（dài）螺杆泵所（suǒ）利用。

    公元前200年左右，古希臘工匠克特西比烏（wū）斯發明的滅火泵是一種原始的活塞泵，已具備典型活塞泵的主（zhǔ）要元件，但活塞泵隻是在出現了蒸汽（qì）機之後才得到迅速發展。

    1840～1850年，美國沃（wò）辛頓發明泵缸和蒸汽缸對置的，蒸汽直（zhí）接作用的活塞（sāi）泵，標誌著現代活塞泵的形成。19世紀是活塞泵發展的（de）高潮時期，當（dāng）時已（yǐ）用於水壓機（jī）等多種機械中（zhōng）。然而隨著需水量（liàng）的劇增，從20世紀20年（nián）代起，低速的、流量受到很大（dà）限製的活塞泵逐漸被高速的離（lí）心泵和回轉泵所代替。但（dàn）是在高壓（yā）小流量領域往複泵仍占有主要地位，尤其是隔膜泵、柱塞泵獨（dú）具優點，應用日益（yì）增多。

    回轉泵的出現與工業上對液體輸（shū）送的要求日益多樣化有關。早在1588年就有了關於四葉片滑片泵的記載，以後陸續（xù）出現了其他各種回（huí）轉泵，但直到19世紀（jì）回轉泵仍存在泄（xiè）漏大、磨損（sǔn）大和效率低等缺點。20世紀初，人們解決了轉子潤（rùn）滑（huá）和密封等問（wèn）題，並采用高速電動機驅動，適合較高壓力（lì）、中小流量和各種粘性液體（tǐ）的回轉泵才得到迅（xùn）速發展。回轉泵的類型和適宜輸送的液體種（zhǒng）類之多為其他各類泵所不及。

    利用離心力輸水的想法早出現（xiàn）在（zài）列奧納多·達芬奇所作的（de）草圖中。1689年，法國物（wù）理（lǐ）學家帕潘發明了（le）四葉片葉輪的蝸殼離心泵。但更接近於現代離心泵的，則是（shì）1818年在美國出現（xiàn）的具有徑向直葉片、半開式雙吸葉輪和蝸殼的所謂馬薩諸塞泵。1851～1875年，帶有導葉的多級離心泵相繼被（bèi）發明，使得發展高揚程離心泵成為可能。

    盡管（guǎn）早在1754年，瑞士（shì）數學家歐拉就（jiù）提出（chū）了葉輪式水力機械的基本方程式，奠定了離心泵設（shè）計的理論基礎，但直到19世紀末，高速電動機的（de）發明使離心泵獲得理想動力源（yuán）之後，它的優越性才得以充分發揮。在（zài）英（yīng）國的雷諾和德國的（de）普（pǔ）夫萊德雷爾（ěr）等許多（duō）學者的理論研究和實踐的基礎上，離心泵的（de）效率大（dà）大提高（gāo），它的性能範圍（wéi）和使用領域也日益擴大，已成為現代（dài）應用廣、產量大的泵。

    泵通常按工作原理分容積式泵、動力式泵和其他類型泵，如射流泵（bèng）、水錘泵、電磁泵、氣體升（shēng）液泵。泵除按（àn）工作原理分類外，還（hái）可按其他方法分類和命名。例（lì）如，按驅動方法可分為電動泵和水（shuǐ）輪泵等；按結構可分為（wéi）單級泵和（hé）多（duō）級離心泵；按（àn）用途可分為鍋爐給水泵和（hé）計量泵等；按輸送液體的性質可分為水（shuǐ）泵、油泵和泥漿泵等。

    容積式泵是依靠（kào）工作元件在（zài）泵缸內作（zuò）往複（fù）或回轉（zhuǎn）運動，使工作（zuò）容積交替地增大和縮小，以實現液體（tǐ）的吸入和排出。工作元件作往複運動的容積式泵稱為往複泵，作回轉運動的稱為回轉泵。前者的吸入和（hé）排出過程在同一泵缸內交替進行，並由吸入閥（fá）和（hé）排出閥加以控製；後（hòu）者則是通過齒輪、螺（luó）杆、葉形轉（zhuǎn）子或滑片等工作元件的（de）旋轉作用，迫使液體從吸入側轉移到排出側（cè）。

    容積式泵在一（yī）定（dìng）轉（zhuǎn）速或往複次數下的流量（liàng）是一定的,幾乎不隨壓（yā）力而改變；往複泵的流量和壓力有較（jiào）大脈動，需（xū）要采取相應的消減（jiǎn）脈動措施；回轉泵一般（bān）無脈動（dòng）或隻有小的脈動；具（jù）有（yǒu）自吸（xī）能力，泵啟動後即能抽除管路中的空氣吸入液（yè）體；啟動泵時必須將排出管路閥門完全打開（kāi）；往複泵適用於高（gāo）壓力和小流量；回轉泵適用於中小流量和較高壓力；往（wǎng）複泵適宜輸送清潔的液體（tǐ）或氣液混合物。總的來（lái）說，容積泵的效率（lǜ）高於動力式泵。

    動力式泵靠快速旋轉的（de）葉輪對液體的作用力，將機械能傳遞（dì）給液體,使（shǐ）其動能和壓力能增加，然後（hòu）再通（tōng）過泵缸，將大部分（fèn）動能轉（zhuǎn）換為壓力能而實現輸送（sòng）。動力式泵又稱葉輪式泵或葉片式泵。離心泵是常見的動力式泵。

    動力式泵在（zài）一定轉速下產生的揚程有一限定值,揚程（chéng）隨流量而改變；工（gōng）作穩定，輸送連續，流量和壓力無脈動；一般無自吸（xī）能力，需（xū）要將泵先灌滿液（yè）體或將管路抽成真空後才能開始工（gōng）作 ；適用性能範圍廣；適宜輸送粘度很小的清潔液體，特（tè）殊設計的泵可輸送泥漿、汙水等（děng）或水（shuǐ）輸固（gù）體物。動力式泵主（zhǔ）要用於給水、排水（shuǐ）、灌溉、流程液體輸送、電（diàn）站（zhàn）蓄（xù）能（néng）、液壓傳動和船舶噴射推進等。

    其他類型的泵是指以另外（wài）的方式傳遞能量的一類（lèi）泵（bèng）。例如射流泵（bèng）是依靠高速噴射出的工作流體 ，將需要輸送的流體吸（xī）入泵內，並通過（guò）兩種（zhǒng）流體混合進行動量交換來傳遞能量；水錘泵是利用流動中的水被突（tū）然（rán）製動時產生的能量，使其中的一部分水（shuǐ）壓升到一定高度；電磁泵是使（shǐ）通（tōng）電的液態金屬在電磁力作（zuò）用下 ，產生流動（dòng）而實現輸送；氣體升液泵通過導管將壓縮空（kōng）氣或其（qí）他壓縮氣體送至液體的底層處，使之形成較液體輕的氣液混合流體，再借管外液體的壓力將混合流體壓升上來。

    泵的（de）性能參數主（zhǔ）要有流量和揚程，此外還有軸功率、轉速和必需汽（qì）蝕裕量。流量是指（zhǐ）單位時間內通過泵出口輸出的液（yè）體（tǐ）量，一般采（cǎi）用（yòng）體積（jī）流量；揚程是（shì）單位重量輸送液體從泵入口（kǒu）至出口的能量增量（liàng） ，對於容（róng）積式（shì）泵，能量（liàng）增量主要體現在壓力能增加上，所以通常以壓力增量代替揚程來表示。泵的（de）效率不是一個獨立性（xìng）能參（cān）數，它可（kě）以由別的性能參數例（lì）如流（liú）量、揚程和軸功率按公式計算求（qiú）得。反之，已知流量、揚程和效率，也可求出軸功率。

    泵的各個性能參數之間存在著一定的（de）相互依賴變化關係，可以（yǐ）通過對泵（bèng）進行試驗，分（fèn）別（bié）測得和（hé）算出（chū）參數值，並畫成曲線來表示，這些曲線稱（chēng）為泵的特性曲線。每一台泵都有特定的特性曲（qǔ）線，由泵製造廠（chǎng）提供。通（tōng）常在工廠給出的（de）特性曲線上還標明推薦（jiàn）使用的（de）性能區段，稱（chēng）為該泵的工作範圍。

    泵的實際工作點由泵的曲線與泵的裝置特性曲線的交點來確定。選擇和使（shǐ）用泵，應使泵的工作點落在工作範圍內，以保證運（yùn）轉經濟性和安全（quán）。此外，同一台泵輸送（sòng）粘度不同的（de）液體時，其特性曲線也會改變。通（tōng）常，泵（bèng）製造廠所給的特性曲線大多是指輸送清潔冷水時的特性曲（qǔ）線。對（duì）於動力式泵，隨著液（yè）體粘度增（zēng）大，揚（yáng）程和（hé）效率降（jiàng）低，軸功率（lǜ）增大，所以工業上有時將粘度大的液體（tǐ）加熱使粘性（xìng）變小，以提高輸送效率。