水泵的型譜圖中的Ns表示水泵的比轉數。
圖一離心泵
比轉速是指相似模型泵(模型水輪機)的轉速,也叫比轉數。這裡的模型是指:有效功率735.5W(1HP,即1馬力),揚程(或水輪機的作用水頭)Hm=1m,流量Q=0.075m^3/s。
由于葉片泵的葉輪構造和水力性能的多種多樣性,大小尺寸也各不相同,為了對整個葉片泵進行分類,将同類型的立式離心泵組成一個系列,這就需要有一個能夠反映泵共性的綜合性的特征數,作為離心泵規範化的基礎,這個特征數稱為離心泵的相似準數,又稱比轉數。
在我國,用下式計算比轉速:如下圖二:
圖二比轉數計算公式
在處理日常工作中,會遇到不同國家的比賽表達方式。不同國家的比轉速表達方式不同,最終的單位也有所區别。不同比轉速公式之間的換算關系如下:
圖三各國比轉數換算公式
式中: Ns ——比轉速,r/min;Q——m³/s,水泵或水輪機的流量; H—— m,水泵揚程或水輪機水頭;n—— 水泵或水輪機的轉速, r/min。
關于比轉速說明
1、同一台泵在不同工況下具有不同的ns值,作為相似準則的是指對應最高效率點工況下的值。
2、比轉速是根據相似理論推得的,可以作為相似判據,即是說幾何相似的泵在相似工況下ns值相等。反之,一般說來ns值相等的泵,是幾何相似和運動相似的。但不能說ns相等的泵就一定幾何形狀相似。這是因為構成泵幾何形狀的參數很多,譬如說同是ns=500的泵可以做成軸流式的,也可做成混流式的,同一低比轉泵葉輪可以用6枚葉片,也可用7枚葉片。上述這些幾何不相似的泵,ns可能相等。但是對于同一種形式泵而言,ns相等時,要想使泵的性能好,即幾何形狀符合客硯的流動規律,其幾何形狀相差不會很大,所以,一般說來是幾何相似的。
3、比轉雖然是有因次數,但不影響它作為相似判據的實質意義。對于幾何相似的泵,在相似工況下,用同一單位計算的ns值相等。
畢竟轉速與葉輪形狀和性能曲線形狀的關系
因為ns是泵幾何相似的準則,所以可按ns對泵進行分類,又因為ns是運動相似的準則,所以又可按ns對泵特性曲線(運動參數的外部表現形式)的趨勢進行分類。運動相似的前提條件是幾何相似,所以泵特性曲線的形式和泵的幾何形狀有關。
圖四泵特性曲線的形式和泵的幾何形狀有關。
比轉速由低到高,水泵參數一般由小流量向大流量變化,揚程則由高到低變化。理論上,隻要葉輪出流存在徑向流動,随着比轉速的增大(泵比轉速),壓水室(導流殼)的體積将會變得非常龐大,因此最終流動方向變成軸向流動才是合理的。
比轉速小于23的一般為旋渦泵,比轉速大于23小于300的泵,一般為離心泵(比轉速=23~80為低比轉速,比轉速=80~150為中比轉速,比轉速=150~300為高比轉速);大于300小于500的泵一般為混流泵;大于500小于1500的泵一般為軸流泵。
離心泵的揚程——流量曲線一般呈單調下降的抛物線形式(低比轉速泵容易出現駝峰,即曲線上有最高點),混流泵和軸流泵曲線呈馬鞍形(曲線有拐點)。
水泵的NS>50是指水泵的比轉數大于50,NS即比轉數。比轉數可以作為機器分類、系列化和相似設計的依據。比轉數小反映機器的流量小,全壓(或揚程、水頭)高;反之,比轉數大則機器的流量大,全壓(或揚程、水頭)低。前者适合離心式,後者适合軸流式,混流式(斜流式)介于兩者之間,所以可用轉數大小劃分機器類型。在設計機器時先按給定的參數計算比轉數,再根據比轉數大小決定機器類型。比轉數大小也反映出葉輪的形狀。[比轉數與葉輪形狀的關系]為不同類型泵的比轉數與葉輪形狀的關系。比轉數越大葉輪外徑就越小,而寬度越大。反之,比轉數越小,則葉輪外徑越大,寬度越小。在一定流量和全壓(或揚程、水頭)下,轉數與機器轉速成正比。提高轉速可減小葉輪外徑,增加寬度;而降低轉速,則須增加葉輪外徑,減小寬度。
概念:關于對一系列幾何相似的泵、性能之間的綜合數據。簡單來說,它是反映葉輪機械綜合性能的指标。
水泵類型與比轉數的關系:
離心泵:30<ns<300
混流泵:300<ns<500
軸流泵:500<ns<1500
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