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关 键 词：湖南微灌机械，农用微灌供水机械
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发布时间：2013-08-17
农用水泵的工作原理
1．离心泵的工作原理
离心泵是借离心力的作用来抽水的。图7－14所示为单级离心泵。当其叶轮高速旋转时，流道中的水在离心力的作用下，从叶轮中部以高速被甩离叶轮，射向四周。水流经过断面逐渐扩大的泵壳流道，流速逐渐变慢而水压增加，压向出水管。此时叶轮的中心部分形成真空，而水源水面在大气压力的作用下，通过进水管进入泵内，称为吸水。如果叶轮连续转动，水就源源不断地由低处抽送到高处。
由图7－15可见水流质点在叶轮流道内的运动是一个复合运动。当叶轮角速度为ω时，叶槽上任一质点就具有圆周速度u。同时水流质点又沿着叶片向外运动而产生相对速度ω。两速度的矢量和为水流质点的绝对速度v。它又可分解为两个分量，一个沿着圆周速度u方向的分量vu；另一个是与圆周速度u垂直的径向分量vm。
根据动量矩定理可以推导离心泵建立的理论扬程（压头）HT的基本方程式为
离心泵的基本方程式反映离心泵理论扬程与水在叶轮中运动状态的关系。它将水在叶轮内的流动状态与叶轮所作的功联系起来。叶轮传递给水的能量仅与水在叶轮入口和出口处速度的大小和方向有关。因此，上式同样适用于叶片式水力机械。如水轮机和混流泵等。方程式用水柱高表示的扬程仅与流体的运动状态有关，与流体种类无关。因此，基本方程式同样适用于离心式的鼓风机和通风机等。
2．轴流泵的工作原理
轴流泵是利用叶轮旋转所产生的推升力来抽水的（图7－16）。它的叶轮浸没在水里。当叶轮旋转时，叶片对水产生升力作用，把水往上推送。但同时还使水产生旋转运动，须用导水叶来消除，使泵内水流沿着泵轴方向流动。
轴流泵叶片的断面与机翼断面形状十分相似。机翼从结构上必须有一个适宜的流线型断面。这样才能产生最大的升力。机翼的头部应有很好的圆角，其尾部则应具相当尖锐的后缘，机翼上下两面具有不同曲率的曲线。假定这个流线型机翼处在流体之中，在机翼上作用着一个力R，这个力可以分解成两个分力：沿着流体流动方向的水平分力Px和垂直该方向的垂直分力Py（图7－17）。后者称为升力，前者称为迎面阻力。通过实验得出升力和迎面阻力的计算式为
式中 Cx－迎面阻力系数
Cy－升力系数
Ax－叶片的表面积
γ－流体的容重
v－未受叶片影响的流体流速
系数Cx、Cy与叶片断面的形状、冲角α及流体的流性有关，需要通过实验求得。
对轴流泵而言，机翼的倒置即为轴流泵的叶片，轴流泵推升力的产生是相反的作用，叶轮在水中旋转运动，对水产生升力而扬水。
3．混流泵的工作原理
混流泵的构造介于离心泵和轴流泵之间。因此叶轮在水中旋转时，既使水流产生离心力，又对水流有升力。混流泵的工作原理就是靠这两种力的作用而抽水的。
（五）水泵的工作性能
1．水泵性能的主要参数
水泵性能主要是由流量、扬程、功率、转速、允许吸上真空高度（或汽蚀余量）和比转数（或称比速）七个基本工作参数而定。
（1）流量 是指水泵出口断面在单位时间内流出多少体积的水，以Q表示，单位是升／秒或米3／小时（即吨／小时）。
（2）扬程 是指所输送的水由水泵进口至出口每单位重量的能量增加值，即水泵能够扬水的高度。用H表示，其单位以米计。
水泵扬程包括两部分（图7－18），一是由水源水面至水泵轴线基准面的垂直高度Hd.x，称为吸水扬程。一是由水泵轴线至出水池水面的垂直高度Hd.y，称为压水扬程。两者的和称为实际扬程Hd（或称为地形高度）。
Hd=Hd.x+Hd.y
以上扬程可通过装置在水泵进水口接盘处的真空表和出水口接盘处的压力表来测定。Hd并没有考虑水流经过管路时，由于水受到摩擦阻力而引起的损失扬程h。水泵选型确定扬程时，须将h包括进去，否则只按Hd选用水泵，其扬程显然会偏低。h又包括两部分：一是吸水管路的沿程和局部损失，另一是压水管路的沿程和局部损失。即
h=hx+hy 所以对水泵所需要的总扬程应为
H=Hd..x+hx+Hd.y+hy
即 H=Hd+h
（3）功率 为了计算水泵所需的功率、功率损失和水泵效率，采用三个功率概念。
a．有效功率Nx（又叫水功率） 是水泵内水流得到的净功率，亦即水泵的输出功率
Nx=γQH (公斤·米/秒)
或
式中 γ－水的容重，公斤／升
Q－水泵的流量，升／秒
H－水泵的扬程，米
（4）水泵效率η 水泵效率是指其有效功率与轴功率之比，以百分数表示。它反映水泵抽水的效能，和水泵对动力的利用情况
农用水泵的效率一般在60－80％之间，有些大泵超过80％。
（5）水泵转速 水泵的转速n（转／分）指水泵的设计转速（即额定转速），配套的动力机一定要满足水泵所需要的额定转速。
（6）允许吸上真空高度（或汽蚀余量） 它反映水泵不产生汽蚀时的吸水性能。是用以确定水泵安装高度的重要数据。离心泵和混流泵用允许吸上真空高度Hs来反映其吸水性能；轴流泵则利用汽蚀余量Δh来反映其吸水性能。其单位均以米计。
