在设计水泵的时候,为扩展系列或利用已开发的水力模型进行优化、参考,往往采用相似设计,相似定律能够表达两者之间的关系,但是若采用相似定律来表达一系列泵,十分不便,不能直观地看出其中的规律,因此在相似定律的基础上,泵学者便搞出了“比转速”这个判别数。
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相似律只说明水泵在相似工况点各性能参数之间的关系。由于水泵叶轮构造和水力性能的不同,尺寸的大小也各不相同,为了对水泵进行分类,将同类型的水泵组成一个系列,这就需要有一个能够反映水泵共性的综合参数,作为水泵规格化的基础。这个综合参数就是水泵比转数。比转速是在相似定律的基础上导出的一个包括流量、扬程和转数在内的综合特征数,它是计算泵结构参数的基础。对于一个特定的泵而言,比转速有很多个,比如最大流量下的比转速和最小流量下的比转速。但是通常我们所讲的泵比转速是泵在最佳效率处的比转速。
比转速也称之为比转数或比速,英文名称Specific Speed,在中国符号表示ns。比转速来源于无量纲分析,用于对比几何相似但是参数不同的泵。泵的比转数在数值上等于几何相似的泵在流量为0.075米/秒、扬程达 1米时的转数。
1、水泵的比转速定义
在最高效率下,把水泵的尺寸按一定的比例缩小(或扩大),使得有效功率Pu=0.7355kw,扬程Hm=1m,流量Qm=0.075m3/s,这时,该模型泵的转速就称为与它相似的实际水泵的比转速。
2、水泵比转速计算公式
根据相似律可得出:
我国规定计算的单位是:
Q——流量m3/s(对双吸必威app手机下载版安装包取1/2);
H——扬程m(对多级泵取单级扬程);
n——转速r/min。
在处理日常工作中,会遇到不同国家的比转速表达方式。不同国家的比转速表达方式不同,最终的单位也有所区别。不同比转速公式之间的换算关系如下:
3、应用水泵比转速公式应注意的问题
①Q和H是指水泵最高效率时的流量和扬程,n为水泵的设计转速。对同一台水泵来说比转速为一定值。
②式中的Q、H是指单级单吸离心泵的设计流量和设计扬程。对于单级双吸离心泵以Q/2代入计算;对于卧式多级泵或者立式多级泵,应以一级叶轮的扬程代入计算。
③比转数是根据抽送20°C左右的清水得出的。
④各参数的单位应与模型泵的单位一致。
4、对比转速的讨论
①对于任意一台水泵而言,比转速不是无因次数。由于它并不是实际转速,它只是用来比较各种水泵性能的一个共同标准。因此,其本身的单位含义无多大用处,一般均略去不写。同一台泵在不同工况下具有不同的ns值,作为相似准则的是指对应最高效率点工况下的值。
②比转速是根据相似理论推得的,可以作为相似判据,即是说几何相似的泵在相似工况下ns值相等。反之,一般说来ns值相等的泵,是几何相似和运动相似的。但不能说ns相等的泵就一定几何形状相似。这是因为构成泵几何形状的参数很多,譬如说同是ns=500的泵可以做成轴流式的,也可作成混流式的,同一低比转泵叶轮可以用6枚叶片,也可用7枚叶片。上述这些几何不相似的泵,ns可能相等。但是对于同一种形式泵而言,ns相等时,要想使泵的性能好,即几何形状符合客砚的流动规律,其几何形状相差不会很大,所以,一般说来是几何相似的。
③比转速虽然是有因次数,但不影响它作为相似判据的实质意义。对于几何相似的泵,在相似工况下,用统一单位计算的ns值相等。
④水泵比转速虽然是按相似关系得出的,但其中包含了实际水泵的主要参数Q、H、n值。因此,它反映了实际水泵的主要性能;从水泵比转数公式可以看出:当水泵的转速一定时,ns越大,表明水泵的流量越大、扬程越低;反之,比转数越小,表明水泵的流量越小、扬程越高。
⑤水泵叶轮的形状、尺寸、性能和效率都随比转速而变化。用比转速可对水泵进行分类,如下表所列:
⑥水泵的性能随比转速而变。因此,比转速不同,水泵性能曲线的形状也不同,即用水泵比转速可以分析水泵的性能。
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