水泵的工作原理是什么

简单来说水泵的原理就是通过机械或仿生运动促使水流流动。泵有两种基本类型:正位移和离心。虽然轴流泵通常被分类为单独的类型,但它们具有与离心泵基本相同的操作原理。

水泵按使水产生流动的方式分类主要有:容积式泵,脉冲泵,速度泵,重力泵,蒸汽泵和无阀泵。

容积式泵

容积式泵通过捕获固定量的流体,迫使其(置换)进入排出管,使流体移动。一些容积式泵在吸入侧使用扩张腔,在排放侧使用减小的腔。当吸入侧的空腔膨胀时,液体流入泵中,并且当腔体塌陷时液体流出排出液体。

容积式泵还可以细分

旋转式:内齿轮,螺杆,梭块,柔性叶片或滑动叶片,圆周活塞,柔性叶轮,螺旋扭绞根或液环泵 往复式:活塞泵,柱塞泵或隔膜泵 线性:绳索泵和链式泵

旋转式容积泵

使用旋转机构使流体移动,并能自然地从管线中去除空气。

△图为旋转容积式泵

旋转容积泵下还可以进行细分

齿轮泵 : 一种简单类型的旋转泵,液体在两个齿轮之间推动。 螺杆泵 :这种泵的内部形状通常是两个相互靠在一起的螺杆来泵送液体。 旋转叶片泵:它们具有包装在类似形状的壳体中的圆柱形转子。当转子运动时,叶片在转子和壳体之间压缩流体,使其产生压差定向流动。

往复式容积泵

使用一个或多个摆动活塞,柱塞或膜(隔膜)推动动流体,同时阀将流体运动限制在所需方向。泵首先将柱塞向外运动以减小腔室中的压力,水流被吸入。柱塞推回,增加压力打开排出阀,将流体释放到输送管中。

△图为手动活塞泵

往复式泵同样进一步细分

柱塞泵 - 往复式柱塞推动流体通过一个或两个打开的阀,通过吸气在关闭的路上关闭。 隔膜泵 - 类似于柱塞泵,其中柱塞对用于在泵缸中弯曲膜片的液压油进行加压。隔膜阀用于泵送有毒和有毒的液体。 活塞泵排量泵 - 通常是手动泵送少量液体或凝胶的简单装置。普通的洗手液是这样一台泵。 径向活塞泵

△图为齿轮泵

最简单的旋转容积式泵。它由两个啮合的齿轮组成,其在紧密配合的壳体中旋转。齿轮泵广泛用于汽车发动机油泵和各种液压动力单元。

△图为螺杆泵

螺杆泵广泛用于泵送困难物料,如污染污染大颗粒的污泥,轴旋转时,转子逐渐将流体向上推动到橡胶套上。这种泵可以在低体积下产生非常高的压力。

△图为叶瓣泵

叶瓣泵将两个长螺旋转子之间的液体置换,当两个长螺旋转子之间垂直于90°旋转时,它们在三角形密封线结构内旋转,如图通过旋转将一部分液体转换位置。该设计产生具有相等体积和无涡流的连续流动。它可以低脉动率工作,有点类似心脏。

△图为360°蠕动泵

蠕动泵包含一个安装在圆形泵壳内的柔性管。当转子转动时,压缩管的部分关闭(或堵塞),迫使流体通过管。另外,当管子通过凸轮之后,当管子处于其自然打开状态,将流体吸入到泵中。这个过程称为蠕动,许多生物系统都利用这种方式运输水流,如胃肠道。

△图为绳泵

1000多年前我们的先人就发明了这种泵,松散吊绳被降低到井中,并通过长管浸入水中。在绳索上有很多与管道直径相匹配的圆盘或结,他们能密闭一段水柱,并将水柱拉上来。

脉冲泵

脉冲泵使用由气体(通常是空气)产生的压力。在一些脉冲泵中,滞留在液体(通常是水)中的气体被释放并积聚在泵的某处,产生可以将部分液体向上推的压力。

△图为离心泵

离心泵

通过增加流速将动能添加到流体。当流体流出排出管道之前或当流体离开泵进入排放管道时,能量的这种增加转化为势能(压力)的增量。动能转化为压力由热力学第一定律,或更具体地由伯努利原理解释。

热力学第一定律(the first law of thermodynamics) 不同形式的能量在传递与转换过程中守恒的定律,表达式为Q=△U+W。表述形式:热量可以从一个物体传递到另一个物体,也可以与机械能或其他能量互相转换,但是在转换过程中,能量的总值保持不变。 伯努利的原理(Bernoulli's principle

)

在流体动力学中,伯努利的原理指出,流体的速度的增加与压力的降低或流体的势能的减少同时发生。

重力泵

重力泵包括虹吸管和Heron喷泉。液压柱塞有时也被称为重力泵; 在重力泵中,水被重力提升。

虹吸原理想必大家不陌生吧

传说中的Heron喷泉

当泵的类型远远不止这么几种,有兴趣的朋友可以翻阅相关书籍。

按叶轮数还可以分为 单级泵:当在套管中只有一个叶轮旋转时,称为单级泵。 双/多级泵:当在一个外壳中有两个或两个以上的叶轮旋转时,称为双/多级泵。

在现代生物学领域,许多不同类型的化学和生物机械泵已经发展,生物仿真有时用于开发新型机械泵。

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