Удельная скорость центробежного насоса
Удельная скорость — это концепция, разработанная для водяных турбин в 1915 году, которая позже была применена к центробежным насосам (Степанофф, 1948). Удельная скорость – это способ «нормировать» работу этих гидромашин.
Обычно используемое уравнение для удельной скорости выглядит следующим образом:
Когда я впервые познакомился с конкретной скоростью, я должен признать, что не был впечатлен. Мне казалось, что эта концепция может быть полезна для разработчиков насосов, но я не вижу никакой ценности для конечного пользователя. Позже я узнал, что эта концепция важна для проектировщика и, поскольку она указывает на форму головки, кривые мощности и эффективности, а также максимально достижимую эффективность, она также представляет ценность для конечных пользователей.
Одно из определений удельной скорости состоит в том, что это скорость, с которой смоделированный насос будет работать для создания напора в один фут при перекачивании одного галлона в минуту, но я нахожу это определение неудобным.
Я предпочитаю думать об этом как о индексе. В Европе удельную скорость иногда называют «числом формы», и я предпочитаю это название. Он указывает форму кривых производительности, а также в значительной степени определяет форму профиля рабочего колеса.
Рабочее колесо с низкой удельной частотой вращения имеет тонкий профиль (обоймы расположены близко друг к другу) и большой наружный диаметр (НД) по отношению к диаметру проушины. Рабочее колесо с высокой удельной частотой вращения имеет толстый профиль (обоймы расположены далеко друг от друга) и имеет диаметр проушины, близкий по размеру к наружному диаметру рабочего колеса.
Рисунок 1 помогает проиллюстрировать концепцию. Диаграмма была разработана несколько лет назад компанией Worthington Group и широко используется в отрасли. Обратите внимание, что значения удельной скорости в единицах США приведены в таблице внизу графика. На небольших рисунках под графиком показаны профили рабочих колес, соответствующие конкретным числам скоростей.
фигура 1
Небольшие кривые производительности в верхней части графика иллюстрируют типичные формы кривых производительности, соответствующие значениям удельной скорости. Обратите внимание, что насосы с низкой удельной скоростью имеют плоскую кривую напора, иногда с небольшим падением давления при отключении (нулевая производительность). Такой спад не делает насос нестабильным. Кривая мощности крутая. Он значительно увеличивается от точки отключения до точки максимальной эффективности (BEP).
В среднем диапазоне значений NS кривая напора постоянно повышается до отключения, а кривая мощности мало изменяется от отключения до BEP. Когда NS превышает примерно 5000, наклон кривой мощности меняется на противоположный, с максимальным значением при отключении, а кривая напора очень крутая, при этом значение отключения в три раза превышает значение BEP. (Не запускайте один из этих парней с закрытым выпускным клапаном.)
Вывод
Для тех, кто желает увидеть вывод NS, предлагается следующее. Я использую так называемое «закон о моделировании», или «модельный закон», или «закон о факторинге». Этот «закон» используется, когда проектировщик хочет «смоделировать» насос другого размера.
Результатом является удельная скорость. Когда один насос моделируется из другого, оба насоса имеют одинаковую удельную скорость.
Делаем это безразмерным
Обычно говорят, что удельная скорость безразмерна, но обычно это не так. В США с указанными выше единицами она не безразмерна. Однако его можно сделать безразмерным, переведя скорость в радианы в секунду, производительность в кубические футы в секунду и умножив напор на гравитационную постоянную «g».
Значения NS на графике Уортингтона варьируются от 500 до 15 000. Какими были бы значения, если бы мы были преобразованы в безразмерные числа? Мы должны разделить N на 9,55, чтобы перевести в радианы в секунду. Q нужно разделить на 449, чтобы преобразовать в фут3/сек, а H нужно умножить на 32,2.
Имеет ли какое-либо значение максимальная эффективность, возникающая, когда безразмерный NS равен 1,0? Не знаю, но это похоже на счастливое совпадение.
использованная литература
Степанофф, А.Дж., Центробежные и осевые насосы, John Wiley & Sons, Нью-Йорк, 1948 г.
Степанофф, А.Дж., Насосы и воздуходувки - двухфазный поток, John Wiley & Sons, Нью-Йорк, 1965.
Заметки
Реакционная турбина — это, по сути, просто центробежный насос, работающий в обратном направлении, при этом жидкость проталкивается через него назад.
Если это рабочее колесо двойного всасывания, не делите на 2. При удельной скорости всасывания мы делим производительность на 2, но не при удельной скорости (нагнетания).