泵的歷史及文化
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泵，在我們日常生活中已經(jīng)越來(lái)越重要了。必然已經(jīng)是一種不可缺少的生活用品，但很少人知道泵的歷史及文化。
泵是輸送液體或使液體增壓的機械。它將原動(dòng)機的機械能或其他外部能量傳送給液體，使液體能量增加。泵主要用來(lái)輸送液體包括水、油、酸堿液、乳化液、懸乳液和液態(tài)金屬等，也可輸送液體、氣體混合物以及含懸浮固體物的液體。
水的提升對于人類(lèi)生活和生產(chǎn)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)，中國的桔槔(公元前17世紀)、轆轤(公元前11世紀)和水車(chē)(公元1世紀)。比較著(zhù)名的還有公元前三世紀，阿基米德發(fā)明的螺旋桿，可以平穩連續地將水提至幾米高處，其原理仍為現代螺桿泵所利用。
公元前200年左右，古希臘工匠克特西比烏斯發(fā)明的滅火泵是一種原始的活塞泵，已具備典型活塞泵的主要元件，但活塞泵只是在出現了蒸汽機之后才得到迅速發(fā)展。
1840～1850年，美國沃辛頓發(fā)明泵缸和蒸汽缸對置的，蒸汽直接作用的活塞泵，標志著(zhù)現代活塞泵的形成。19世紀是活塞泵發(fā)展的高潮時(shí)期，當時(shí)已用于水壓機等多種機械中。然而隨著(zhù)需水量的劇增，從20世紀20年代起，低速的、流量受到很大限制的活塞泵逐漸被高速的離心泵和回轉泵所代替。但是在高壓小流量領(lǐng)域往復泵仍占有主要地位，尤其是隔膜泵、柱塞泵獨具優(yōu)點(diǎn)，應用日益增多。
回轉泵的出現與工業(yè)上對液體輸送的要求日益多樣化有關(guān)。早在1588年就有了關(guān)于四葉片滑片泵的記載，以后陸續出現了其他各種回轉泵，但直到19世紀回轉泵仍存在泄漏大、磨損大和效率低等缺點(diǎn)。20世紀初，人們解決了轉子潤滑和密封等問(wèn)題，并采用高速電動(dòng)機驅動(dòng)，適合較高壓力、中小流量和各種粘性液體的回轉泵才得到迅速發(fā)展?；剞D泵的類(lèi)型和適宜輸送的液體種類(lèi)之多為其他各類(lèi)泵所不及。
利用離心力輸水的想法早出現在列奧納多•達芬奇所作的草圖中。1689年，法國物理學(xué)家帕潘發(fā)明了四葉片葉輪的蝸殼離心泵。但更接近于現代離心泵的，則是1818年在美國出現的具有徑向直葉片、半開(kāi)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發(fā)明，使得發(fā)展高揚程離心泵成為可能。
盡管早在1754年，瑞士數學(xué)家歐拉就提出了葉輪式水力機械的基本方程式，奠定了離心泵設計的理論基礎，但直到19世紀末，高速電動(dòng)機的發(fā)明使離心泵獲得理想動(dòng)力源之后，它的優(yōu)越性才得以充分發(fā)揮。在英國的雷諾和德國的普夫萊德雷爾等許多學(xué)者的理論研究和實(shí)踐的基礎上，離心泵的效率大大提高，它的性能范圍和使用領(lǐng)域也日益擴大，已成為現代應用廣、產(chǎn)量大的泵。
泵通常按工作原理分容積式泵、動(dòng)力式泵和其他類(lèi)型泵，如射流泵、水錘泵、電磁泵、氣體升液泵。泵除按工作原理分類(lèi)外，還可按其他方法分類(lèi)和命名。例如，按驅動(dòng)方法可分為電動(dòng)泵和水輪泵等；按結構可分為單級泵和多級離心泵；按用途可分為鍋爐給水泵和計量泵等；按輸送液體的性質(zhì)可分為水泵、油泵和泥漿泵等。
容積式泵是依靠工作元件在泵缸內作往復或回轉運動(dòng)，使工作容積交替地增大和縮小，以實(shí)現液體的吸入和排出。工作元件作往復運動(dòng)的容積式泵稱(chēng)為往復泵，作回轉運動(dòng)的稱(chēng)為回轉泵。前者的吸入和排出過(guò)程在同一泵缸內交替進(jìn)行，并由吸入閥和排出閥加以控制；后者則是通過(guò)齒輪、螺桿、葉形轉子或滑片等工作元件的旋轉作用，迫使液體從吸入側轉移到排出側。
容積式泵在一定轉速或往復次數下的流量是一定的,幾乎不隨壓力而改變；往復泵的流量和壓力有較大脈動(dòng)，需要采取相應的消減脈動(dòng)措施；回轉泵一般無(wú)脈動(dòng)或只有小的脈動(dòng)；具有自吸能力，泵啟動(dòng)后即能抽除管路中的空氣吸入液體；啟動(dòng)泵時(shí)必須將排出管路閥門(mén)完全打開(kāi)；往復泵適用于高壓力和小流量；回轉泵適用于中小流量和較高壓力；往復泵適宜輸送清潔的液體或氣液混合物?？偟膩?lái)說(shuō)，容積泵的效率高于動(dòng)力式泵。
動(dòng)力式泵靠快速旋轉的葉輪對液體的作用力，將機械能傳遞給液體,使其動(dòng)能和壓力能增加，然后再通過(guò)泵缸，將大部分動(dòng)能轉換為壓力能而實(shí)現輸送。動(dòng)力式泵又稱(chēng)葉輪式泵或葉片式泵。離心泵是常見(jiàn)的動(dòng)力式泵。
動(dòng)力式泵在一定轉速下產(chǎn)生的揚程有一限定值,揚程隨流量而改變；工作穩定，輸送連續，流量和壓力無(wú)脈動(dòng)；一般無(wú)自吸能力，需要將泵先灌滿(mǎn)液體或將管路抽成真空后才能開(kāi)始工作；適用性能范圍廣；適宜輸送粘度很小的清潔液體，特殊設計的泵可輸送泥漿、污水等或水輸固體物。動(dòng)力式泵主要用于給水、排水、灌溉、流程液體輸送、電站蓄能、液壓傳動(dòng)和船舶噴射推進(jìn)等。
其他類(lèi)型的泵是指以另外的方式傳遞能量的一類(lèi)泵。例如射流泵是依靠高速?lài)娚涑龅墓ぷ髁黧w，將需要輸送的流體吸入泵內，并通過(guò)兩種流體混合進(jìn)行動(dòng)量交換來(lái)傳遞能量；水錘泵是利用流動(dòng)中的水被突然制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的能量，使其中的一部分水壓升到一定高度；電磁泵是使通電的液態(tài)金屬在電磁力作用下，產(chǎn)生流動(dòng)而實(shí)現輸送；氣體升液泵通過(guò)導管將壓縮空氣或其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(lái)。
泵的性能參數主要有流量和揚程，此外還有軸功率、轉速和必需汽蝕裕量。流量是指單位時(shí)間內通過(guò)泵出口輸出的液體量，一般采用體積流量；揚程是單位重量輸送液體從泵入口至出口的能量增量，對于容積式泵，能量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(lái)表示。泵的效率不是一個(gè)獨立性能參數，它可以由別的性能參數例如流量、揚程和軸功率按公式計算求得。反之，已知流量、揚程和效率，也可求出軸功率。
泵的各個(gè)性能參數之間存在著(zhù)一定的相互依賴(lài)變化關(guān)系，可以通過(guò)對泵進(jìn)行試驗，分別測得和算出參數值，并畫(huà)成曲線(xiàn)來(lái)表示，這些曲線(xiàn)稱(chēng)為泵的特性曲線(xiàn)。每一臺泵都有特定的特性曲線(xiàn)，由泵制造廠(chǎng)提供。通常在工廠(chǎng)給出的特性曲線(xiàn)上還標明推薦使用的性能區段，稱(chēng)為該泵的工作范圍。
泵的實(shí)際工作點(diǎn)由泵的曲線(xiàn)與泵的裝置特性曲線(xiàn)的交點(diǎn)來(lái)確定。選擇和使用泵，應使泵的工作點(diǎn)落在工作范圍內，以保證運轉經(jīng)濟性和安全。此外，同一臺泵輸送粘度不同的液體時(shí)，其特性曲線(xiàn)也會(huì )改變。通常，泵制造廠(chǎng)所給的特性曲線(xiàn)大多是指輸送清潔冷水時(shí)的特性曲線(xiàn)。對于動(dòng)力式泵，隨著(zhù)液體粘度增大，揚程和效率降低，軸功率增大，所以工業(yè)上有時(shí)將粘度大的液體加熱使粘性變小，以提高輸送效率。
