离心泵(卷名：机械工程)
centrifugal pump
依靠叶轮旋转时产生的离心力来输送液体的泵。图1为离心泵的工作原理。叶轮内的液体受到叶片的推动而与叶片共同旋转。由旋转而产生的离心力，使液体由中心向外运动，并获得动量增量。在叶轮外周，液体被甩出至蜗卷形流道中。由于液体速度的减低，部分动能被转换成压力能，从而克服排出管道的阻力不断外流。叶轮吸入口处的液体因向外甩出而使吸入口处形成低压（或真空），因而吸入池中的液体在液面压力(通常为大气压力)作用下源源不断地压入叶轮的吸入口，形成连续的抽送作用。离心泵使用范围广，运行安全可靠，结构简单，体积小且维修方便。但一般离心泵不能自吸，起动前必须在泵和吸入管路内灌满液体，需要在吸入管的进液端装一单向阀。能自吸的离心泵结构较复杂，效率较低，只在特殊需要的场合使用。
简史 离心泵的制造和研究已有几百年的历史。1754年，瑞士数学家L.欧拉导出叶轮式水力机械的基本方程，奠定了离心泵设计的理论基础。但到19世纪50年代为止，离心泵的生产和技术并未获得重大进展，这是因为活塞泵能满足当时的技术要求，效率比离心泵高；当时的原动机（蒸汽机）转速低，离心泵的优点不易发挥。19世纪末，出现了可与离心泵直联的高速旋转的感应电动机，离心泵开始迅速发展，并很快地在许多领域中取代了往复泵而成为使用量最大的一种泵。20世纪70年代，全世界每年生产的泵中，按台数计75％左右为离心泵。
分类 离心泵有多种分类方法。①按液体流经叶轮的流动方向可分为径流式和斜流式（又称混流式）。在径流式离心泵（图2a）中，液体沿轴向进入叶轮，并转为沿径向流至外周;在斜流式离心泵(图2b)中，叶轮中的液体流动方向介于径向和轴向之间。②按泵的壳体形式可分为蜗壳式和导叶式。蜗壳式离心泵（图3a）有一个流道截面积逐渐扩大的蜗壳。导叶式离心泵在叶轮外围装有若干固定导叶片的导叶体（图3b），因结构紧凑，大用于多级泵。蜗壳和导叶的作用是收集从叶轮内流出的液体，并把大部分速度能转换成压力能。③按叶轮的数目可分为单级泵和多级泵。只有一个叶轮的泵称为单级泵，其扬程通常为10～200米，最高可达1000米左右；有两个以上叶轮的称为多级泵，其扬程与级数成正比，最高可达4200米。④按叶轮吸入液体的方式可分为单吸泵和双吸泵（见彩图）。单吸泵从叶轮的一侧吸入液体；双吸泵中两个单吸叶轮背靠背地组合起来，故叶轮的两侧能同时吸入液体。⑤按叶轮的形式可分为开式叶轮泵（两侧无盖板）、半开式叶轮泵（无前盖板）和闭式叶轮泵(两侧有盖板)。⑥按泵轴的布置可分为卧式泵和立式泵。
特性曲线 当泵的转速为某一定值，用来表示扬程H（米）、轴功率P（千瓦）、效率 η（％）、必需气蚀裕量NPSH r（米）等与流量q V（米3 /时）之间相互关系的曲线称为泵的特性曲线，也称性能曲线（图4）。由泵制造厂用试验方法所获得的这些曲线，对于用户了解泵的性能，正确地选择和经济合理地使用泵有重要的作用。车削叶轮外径(在一定范围内)或改变转速，可适当改变泵的特性曲线。
离心泵存在气蚀问题。通常叶轮的叶片吸入口边处是压力最低区，这个区的液体压力降低到液体相应温度下的气化压力时就会发生气化。大量的汽泡会破坏液流的连续性，阻塞流道，致使泵的流量、扬程和效率显著下降，严重时会中断工作。气泡破裂时产生的高频冲击力，对叶轮等零件的流道表面会造成严重的损伤，同时发生的振动和噪声会降低运行的可靠性。为了保证泵能正常工作而不产生气蚀，工厂必须通过试验得出泵的必需气蚀裕量。必需气蚀裕量是指在给定的转速和流量下，泵入口处的高于输送液体相应温度下的气化压力水头的富裕水头。
在 η-q V曲线上有一最佳效率值，制造厂在该值附近取一效率较高的区间作为泵的使用区间。用户使用泵时必须使泵的使用点（通常称工况点）落在高效区内，以保证机组效率高，经济性好。
泵的效率和叶轮的几何特征与比转数nS有关。几何相似的两台泵在相似工况下的比转数相等，但比转数相等的两台泵不一定几何相似。比转数高的泵比比转数低的泵效率高；而比转数相等时，流量大的泵比流量小的泵效率高。
应用 离心泵的应用极为广泛，并几乎能输送各种液体，所以这种泵的品种繁多。除农田排灌、城市和工业给排水外，在火力发电厂、炼油厂、化工厂、矿山、核电站、造船等部门和油田集中输送系统中也得到广泛应用。另外，离心泵还可输送腐蚀性液体和对固体（如煤、矿石和鱼等）进行水力输送。用量较多的有深井泵、锅炉给水泵、污水泵和耐腐蚀泵。①深井泵（图5）:分为长轴泵和潜没式电动机-泵（泵和电动机都潜没在液体中）。长轴泵受长轴承载后变形的限制，井深一般限制在 250米以内，通常用于从深井中提水供灌溉、城市给水和矿井排水等。潜没式电动机-泵能用于比长轴更深的井中，如潜卤泵和潜油泵等，后者的扬程可达3000米。②锅炉给水泵：用于电站中向锅炉供水。随着汽轮发电机组容量的增大和蒸汽参数的提高，给水泵压力、温度和转速等参数也大大提高，例如 1300兆瓦机组给水泵的性能参数为:流量4908米3/时，扬程3440米，温度168℃，转速4160转／分，轴功率49300千瓦，效率88%。③当输送液体中含有固体悬浮物或固体物（如纤维、纸浆、泥浆、煤块和砂砾）时应使用污水泵、泥浆泵、灰渣泵和砂泵等。这些泵的特点是叶轮、泵缸的流道宽畅，不易堵塞，并用耐磨材料制成。图6为污水泵的几种叶轮。④耐腐蚀泵：用于输送化学腐蚀性液体，与输送液体接触的泵零件用不锈钢、塑料、玻璃、陶瓷、高硅铸铁和石墨衬层等材料制成。（见彩图）
随液体粘度增大、比转数减小（高扬程、小流量），离心泵的效率会显著降低，在这样的条件下不宜使用离心泵。
参考书目
I.J.Karrassik and other eds， Pump Handbook，McGraw-Hill，New York，1976.