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第一节 离心泵
2-1-1 离心泵的工作原理
离心泵的种类很多，但工作原理一样，构造某某小异。其主要工作部件是旋转叶轮和固定的泵壳〔图2-1〕。叶轮是离心泵直接对液体做功的部件，其上有假如干后弯叶片，一般为4~8片。离心泵工作时，叶轮由电机驱动作高速旋转运动〔1000~3000r/min〕，迫使叶片间的液体也随之作旋转运动。同时因离心力的作用，使液体由叶轮中心向外缘作径向运动。液体在流经叶轮的运动过程获得能量，并以高速离开叶轮外缘进入蜗形泵壳。在蜗壳内，由于流道的逐渐扩大而减速，又将局部动能转化为静压能，达到较高的压强，最后沿切向流入压出管道。
在液体受迫由叶轮中心流向外缘的同时，在叶轮中心处形成真空。泵的吸入管路一端与叶轮中心处相通，另一端如此浸没在输送的液体内，在液面压力〔常为大气压〕与泵内压力〔负压〕的压差作用下，液体经吸入管路进入泵内，只要叶轮的转动不停，离心泵便不断地吸入和排出液体。由此可见离心泵主要是依靠高速旋转的叶轮所产生的离心力来输送
图2-1 离心泵装置简图
1―叶轮；2―泵壳；3―泵轴；4―吸入管；
5―底阀；6―压出管；7―出口阀
液体，故名离心泵。
离心泵假如在启动前未充满液体，如此泵内存在空气，由于空气密度很小，所产生的离心力也很小。吸入口处所形成的真空不足以将液体吸入泵内，虽启动离心泵，但不能输送液体，此现象称为“气缚〞。所以离心泵启动前必须向壳体内灌满液体，在吸入管底部安装带滤网的底阀。底阀为止逆阀，防止启动前灌入的液体从泵内漏失。滤网防止固体物质进入泵内。靠近泵出口处的压出管道上装有调节阀，供调节流量时使用。
2-1-2 离心泵的理论压头
一、离心泵的理论压头
从离心泵工作原理知液体从离心泵叶轮获得能量而提高了压强。单位质量液体从旋转的叶轮获得多少能量以与影响获得能量的因素，可以从理论上来分析。由于液体在叶轮内的运动比拟复杂，故作如下假设：
〔1〕叶轮内叶片的数目无限多，叶片的厚度为无限薄，液体完全沿着叶片的弯曲外表而流动。无任何倒流现象；
〔2〕液体为粘度等于零的理想液体，没有流动阻力。
液体从叶轮中央入口沿叶片流到叶轮外缘的流动情况如图2-2所示。叶轮带动液体一起作旋转运动时，液体具有一个随叶轮旋转的圆周速度u，其运动方向为所处圆周的切线
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图2-2 液体在离心泵中的流动
方向；同时，液体又具有沿叶片间通道流的相对速度w，其运动方向为所在处叶片的切线方向；液体在叶片之间任一点的绝对速度c为该点的圆周速度u与相对速度w的向量和。由图2-2可导出三者之间的关系：
叶轮进口处
〔2-1〕
叶轮出口处
〔2-2〕
泵的理论压头可从叶轮进出口之间列柏努利方程求得
〔2-3〕
即
〔2-4〕
式中 H∞——具有无穷多叶片的离心泵对理想液体所提供的理论压头，m；
HP——理想液体经理想叶轮后静压头的增量，m；
HC——理想液体经理想叶轮后动压头的增量，m。
上式没有考虑进、出口两点高度不同，因叶轮每转一周，两点上下互换两次，按时均计此高差可视为零。
液体从进口运动到出口，静压头增加的原因有二：
〔1〕离心力作功 液体在叶轮内受离心力作用，承受了外功。质量为m的液体旋转时受到的离心力为：
单位重量液体从进口到出口，因受离心力作用而承受的外功为：
〔2〕能量转换 相邻两叶片所构成的通道截面积由内而外逐渐扩大，液体通过时速度逐渐变小，一局部动能转变为静压能。单位重量液体静压能增加的量等于其动能减小的量，即
因此，单位重量液体通过叶轮后其静压能的增加量应为上述两项之和，即
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〔2-5〕
将式2-5代入式2-4，得
〔2-6〕
将式2-1、2-2代入式2-6，整理得
〔2-7〕
由上式看出，当cosα1=0时，得到的压头最大。故离心泵设计时,一般都