水泵的工作原理是什么？

感谢邀请，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。

泵属于流体机械的一种，流体机械是指以流体为工作介质和能量载体的机械设备。流体机械根据能量传递的方向不同，可分为原动机(水轮机、汽轮机)和工作机（泵、风机、压缩机）。泵属于工作机，即消耗能量的机械。从泵的性能范围看，巨型泵的流量每小时可达几十万立方米以上，而微型泵的流量每小时则在几十毫升以下；泵的压力可从常压到高19.61Mpa(200kgf/cm2)以上；被输送液体的温度最低达-200摄氏度以下，最高可达800摄氏度以上。泵输送液体的种类繁多，诸如输送水（清水、污水等）、油液、酸碱液、悬浮液、和液态金属等。在化工和石油部门的生产中，原料、半成品和成品大多是液体，而将原料制成半成品和成品，需要经过复杂的工艺过程，泵在这些过程中起到了输送液体和提供化学反应的压力流量的作用，此外，在很多装置中还用泵来调节温度。泵的操作原理、构造及分类1）工作原理可分为又分为叶片式、容积式和其它形式。①叶片式泵，依靠旋转的叶轮对液体的动力作用，把能量连续地传递给液体，使液体的动能（为主）和压力能增加，随后通过压出室将动能转换为压力能，又可分为离心泵、轴流泵、部分流泵和旋涡泵等。②容积式泵，依靠包容液体的密封工作空间容积的周期性变化，把能量周期性地传递给液体，使液体的压力增加至将液体强行排出，根据工作元件的运动形式又可分为往复泵和回转泵。③其他类型的泵，以其他形式传递能量。如射流泵依靠高速喷射的工作流体将需输送的流体吸入泵后混合，进行动量交换以传递能量；水锤泵利用制动时流动中的部分水被升到一定高度传递能量；电磁泵是使通电的液态金属在电磁力作用下产生流动而实现输送。另外，泵也可按输送液体的性质、驱动方法、结构、用途等进行分类。2)按工作叶轮数目来分类① 单级泵：即在泵轴上只有一个叶轮。② 多级泵：即在泵轴上有两个或两个以上的叶轮，这时泵的总扬程为n个叶轮产生的扬程之和。3)按工作压力来分类① 低压泵：压力低于100米水柱；② 中压泵：压力在100～650米水柱之间；③ 高压泵：压力高于650米水柱。（多级离心泵可达2800m）4)按叶轮进水方式来分类① 单侧进水式泵：又叫单吸泵，即叶轮上只有一个进水口；② 双侧进水式泵：又叫双吸泵，即叶轮两侧都有一个进水口。它流量比单吸式泵大一倍，可以近似看作是二个单吸泵叶轮背靠背地放在了一起。5)按泵壳结合缝形式来分类① 水平中开式泵：即在通过轴心线的水平面上开有结合缝。（最常见的水平中开泵是双吸泵）② 垂直结合面泵：即结合面与轴心线相垂直。6)按泵轴位置来分类① 卧式泵：泵轴位于水平位置。② 立式泵：泵轴位于垂直位置。7)按叶轮出来的水引向压出室的方式分类① 蜗壳泵：水从叶轮出来后，直接进入具有螺旋线形状的泵壳。② 导叶泵：水从叶轮出来后，进入它外面设置的导叶，之后进下一级或流入出口管。（常用于多级泵和轴流泵）一、操作原理由若干个弯曲的叶片组成的叶轮置于具有蜗壳通道的泵壳之内。叶轮紧固于泵轴上，泵轴与电机相连，可由电机带动旋转。吸入口位于泵壳中央与吸入管路相连，并在吸入管底部装一止逆阀。泵壳的侧边为排出口，与排出管路相连，装有调节阀。离心泵之所以能输送液体，主要是依靠高速旋转叶轮所产生的离心力，因此称为离心泵。离心泵的工作过程：开泵前，先在泵内灌满要输送的液体。开泵后，泵轴带动叶轮一起高速旋转产生离心力。液体在此作用下，从叶轮中心被抛向叶轮外周，压力增高，并以很高的速度流入泵壳。在泵壳中由于流道的不断扩大，液体的流速减慢，使大部分动能转化为压力能。最后液体以较高的静压强从排出口流入排出管道。泵内的液体被抛出后，叶轮的中心形成了真空，在液面压强（大气压）与泵内压力（负压）的压差作用下，液体便经吸入管路进入泵内，填补了被排除液体的位置。 离心泵启动时，如果泵壳内存在空气，由于空气的密度远小于液体的密度，叶轮旋转所产生的离心力很小，叶轮中心处产生的低压不足以造成吸上液体所需要的真空度，这样，离心泵就无法工作。为了使启动前泵内充满液体，在吸入管道底部装一止逆阀。此外，在离心泵的出口管路上也装一调节阀，用于开停车和调节流量。二、基本部件和构造1）叶轮将电动机的机械能传给液体,使液体的动能有所提高。2）泵壳 汇集液体，作导出液体的通道；使液体的能量发生转换，一部分动能转变为静压能。3）轴封装置为了防止高压液体从泵壳内沿轴的四周而漏出，或者外界空气漏入泵壳内。工作压力和密封填料密封水泵：最大工作压力 4-5 bar。(标准规格)机械密封水泵：水泵最大工作压力 <10 bar 时:不平衡机械密封 (标准)水泵最大工作压力>10bar时: 平衡机械密封(额定值与密封的结构有关)