泵的曆史（shǐ）及文化

泵是輸（shū）送液體或使液體增壓的機械。它將原動機的機械能或其（qí）他外部能量傳送給液體，使液體能量增（zēng）加（jiā）。泵（bèng）主要用來輸送液體包括水（shuǐ）、油、酸堿液、乳化液、懸乳液和液態金屬等，也可輸送液（yè）體、氣體混合（hé）物以及含懸浮固體物的液體。     水（shuǐ）的提升對於人（rén）類生活和生產都十（shí）分重要。古代（dài）就已有各種（zhǒng）提水器具，例（lì）如埃及的鏈泵(公元前17世紀)，中國（guó）的桔槔(公元前17世紀)、轆轤(公元前（qián）11世紀)和水車(公元1世紀)。比較著名的還有公元前三（sān）世紀，阿基米（mǐ）德發明的螺旋杆，可以平穩連續地將水提至幾米高處，其原理仍為現代螺杆（gǎn）泵所利用。

    公元前200年左（zuǒ）右，古希臘工匠克特西比烏斯發明的（de）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（huó）塞泵隻是在出現了蒸汽機之後才得到迅速發展。

    1840～1850年，美國沃辛（xīn）頓發明泵缸和蒸汽缸對置的（de），蒸汽直接作用的活塞泵，標誌著現代活塞泵的形成。19世（shì）紀是（shì）活塞泵發展的高潮時期，當時已用於水壓機等多種機械中。然而隨著需水量的劇增，從20世紀20年代起，低速的、流量受到（dào）很大限製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域往複泵仍占有主要地位（wèi），尤其是隔膜泵（bèng）、柱塞泵獨具優點，應（yīng）用日益增（zēng）多。

    回轉泵（bèng）的出現（xiàn）與工業上對液體輸送的要求日益多樣化有關。早在1588年就有了關於四葉片滑（huá）片泵的記載，以後陸續出現了其他各種回轉泵，但直到（dào）19世紀回（huí）轉泵（bèng）仍（réng）存在泄漏大、磨損大和效率（lǜ）低等缺點。20世紀初，人們解決了轉子潤滑和密封等問題，並采用高速電動機驅動，適合（hé）較高壓力、中小流量和各種粘性液（yè）體的回轉泵才（cái）得到迅速發展。回轉泵的類型和適宜輸送的液（yè）體種類之多為其他各類泵所（suǒ）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（zuò）的草圖中。1689年，法國（guó）物理學家帕潘發明了四（sì）葉片葉輪的蝸殼（ké）離心泵。但更接近於現代離心（xīn）泵的，則是1818年在美國出現的具有徑向直葉片（piàn）、半開式雙吸葉輪（lún）和蝸殼的所謂馬薩（sà）諸塞泵（bèng）。1851～1875年，帶有導葉的多級離心（xīn）泵相繼（jì）被發明，使得發展高揚程離心泵成（chéng）為可能。

    盡管早在1754年，瑞士數學家歐拉就提出了葉輪式水力機械的（de）基本方程（chéng）式，奠定了離心泵設計的（de）理論基礎，但直到19世紀末，高速電（diàn）動（dòng）機的發明使離心泵獲得理想動力源之後，它的（de）優越性才得以充（chōng）分發揮。在英（yīng）國的（de）雷諾和德國的普夫萊德雷爾等（děng）許多（duō）學者的理論研（yán）究和實踐的（de）基（jī）礎（chǔ）上，離心泵的效率大大提高，它的性能（néng）範圍和使用領域也日益擴大（dà），已成為現代應用廣、產量大（dà）的泵。

    泵通常按工（gōng）作原理分容積式泵、動力式泵和其他類型泵，如射流泵、水錘泵、電磁泵（bèng）、氣體升液泵。泵除按工作（zuò）原理分類外，還可（kě）按其他方法分類和命名。例如，按驅動方法可分為電動泵和水輪泵等；按結構可分為單級泵和多級離心泵；按用（yòng）途可（kě）分為鍋爐給水泵和計量泵等；按輸送液（yè）體的（de）性質（zhì）可分為水泵、油泵和泥漿泵等。

    容積式泵是依靠工（gōng）作元件在泵缸內作往複或回轉運動，使工作容積交替地增大和縮（suō）小，以實現液（yè）體（tǐ）的吸入和排出。工作元件作往複運動的容（róng）積式泵稱為往複泵，作回轉運動（dòng）的稱為回轉泵。前者的（de）吸入和排（pái）出過（guò）程在同一泵缸內交替進行，並由吸（xī）入閥和排出閥加以控製；後者則是通過（guò）齒輪（lún）、螺杆（gǎn）、葉形轉子或滑片等工作元件的旋（xuán）轉作用，迫使液（yè）體（tǐ）從吸（xī）入側轉移到（dào）排出側（cè）。

    容（róng）積式泵在一定轉速或往複（fù）次數下（xià）的流量是一定的,幾乎不隨壓力而改變；往（wǎng）複泵（bèng）的流量和壓力有較大脈動，需要（yào）采取相應的消減脈動措施；回轉（zhuǎn）泵一（yī）般無（wú）脈動或隻（zhī）有小的脈動；具有自吸（xī）能力，泵啟動（dòng）後即能抽（chōu）除管路中的空氣吸入液體；啟（qǐ）動泵時必須將排（pái）出管路閥門完全打開；往複（fù）泵適（shì）用於（yú）高壓力和（hé）小流量；回（huí）轉泵適用於中小流量和較高壓力；往複泵適宜（yí）輸送清潔的液體或氣液（yè）混合物。總的來說，容積泵的效率高於動力（lì）式泵。

    動力式（shì）泵靠快速旋轉的葉輪（lún）對液體的作用（yòng）力（lì），將機械能傳遞給（gěi）液體,使其動能和壓力能增加，然後再通過泵缸，將大部分動能轉換（huàn）為壓力（lì）能而實現輸送。動力（lì）式泵又稱葉輪式（shì）泵（bèng）或葉片式泵。離心泵是（shì）常見（jiàn）的動力式泵。

    動（dòng）力式泵在一（yī）定（dìng）轉速下產生的揚程有一（yī）限定值,揚程（chéng）隨流（liú）量而改變；工作穩定，輸送連續，流量和壓力無脈動；一般無自吸能力（lì），需要將泵先灌滿液體或將管路抽成真空後才能開始工作 ；適用性能範（fàn）圍廣；適宜輸送粘度很小的清潔液體，特殊設計的泵可輸送（sòng）泥漿、汙水等或水輸固體（tǐ）物。動力式泵主要用於給水（shuǐ）、排水、灌溉、流（liú）程（chéng）液體輸送（sòng）、電站蓄能、液壓（yā）傳動和船舶噴射推進等。

    其他類型（xíng）的泵是指以（yǐ）另外的方式傳遞能量的一類泵（bèng）。例如射流泵是依靠高速噴射出的工（gōng）作流體（tǐ） ，將需要輸送的流體吸入泵內，並通過兩種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然製動時產生的（de）能量，使其中的（de）一部分水壓（yā）升到一定高（gāo）度；電磁泵是（shì）使通（tōng）電（diàn）的液態金屬在電（diàn）磁（cí）力作用下 ，產生流動而實現輸送；氣體升液泵通過導管將壓縮空氣或其他壓縮氣體送（sòng）至液體的底層處，使之形成較液體輕的氣液混（hún）合流體，再借管外液體的壓力將混合（hé）流體壓升上來。

    泵的性（xìng）能參數主要有流量和揚程，此外還有軸功率、轉速和必需汽（qì）蝕裕量。流量是（shì）指單位時間內通過泵（bèng）出口輸出（chū）的液體量，一般采用（yòng）體積流量；揚程是單（dān）位重量輸送液體從泵入口至出口的能量增量 ，對於容積式（shì）泵，能量增量（liàng）主（zhǔ）要體現在壓力能增（zēng）加上，所以通常以壓力增量代替（tì）揚程來表示。泵的（de）效率不是一個獨立性能參數，它可以由別的性能參數（shù）例如流（liú）量、揚程和（hé）軸功率按（àn）公式計算求得。反之，已知流量、揚程和效率，也可求出軸（zhóu）功率（lǜ）。

    泵的各個性能參數之間存在著一定的相互依（yī）賴變化關係，可以通過（guò）對泵進行試驗，分別測得和（hé）算出參數值（zhí），並畫成曲線來表（biǎo）示（shì），這些曲線稱為泵的（de）特性曲線。每一台泵都有特定的特性曲線，由泵製造廠提供。通常在工廠給出的特性（xìng）曲（qǔ）線上還標明推薦使用（yòng）的性能區段，稱為該泵的（de）工作範圍。

    泵的實際工作點由泵（bèng）的曲線（xiàn）與泵的裝置特性曲線的交點來確定。選擇和使用泵，應使（shǐ）泵的工作點落在工作（zuò）範圍內，以保證運轉（zhuǎn）經濟性和安全。此外，同一台泵輸送粘度不同的液體時，其特性曲線也會改變。通常，泵製造廠所給的特性曲（qǔ）線（xiàn）大多是指輸送清潔冷水時的（de）特性曲線。對於動力式泵，隨著液體粘度（dù）增大，揚（yáng）程和效率降低，軸功率增大，所以工業上有時將粘度大的液體加熱使粘性變小，以提高輸送效率。