多級離心泵是離心泵的一種組合形式，一般葉輪在2個至15個葉輪級左右，在工作原理上，遵從離心泵的一般規律。當多級離心泵的葉輪按順時針方向旋轉時，泵內的液體會隨著葉輪的轉動和離心力的作用，被拋向四周。同時在離心力的作用下，泵內的液體形成了一個和泵腔形狀相同的封閉圓環。水環的下部分內表面恰好與葉輪輪轂相切，水環的上部內表面剛好與葉片頂端接觸。此時葉輪輪轂與水環之間形成一個月牙形空間，而這一空間又被葉輪分成和葉片數目相等的若干個小腔。如果以葉輪的下部0°為起點，那么葉輪在旋轉前180°時小腔的容積由小變大，且與端面上的吸氣口相通，此時氣體被吸入，當吸氣終了時小腔則與吸氣口隔絕；當葉輪繼續旋轉時，小腔由大變小，使氣體被壓縮；當小腔與排氣口相通時，氣體便被排出泵外。

 空氣的比重遠小于要輸送的介質，不排氣灌水無法使葉輪帶動介質產生離心作用從而達到抽送的目的。如果泵體內有空氣達不到額定的壓力，不能抽送，也就會產生空轉，就失去了抽送的功能了。所以多級離心泵在運行前必須把泵腔內的空氣排除干凈。
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