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水泵知识

离心泵相似规律和比转速

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   比转速Ns,是一个水力机械的专门术语,是水力机械水力特性、几何特征的一种表达方式。泵的特性包括有流量、扬程等。流量、扬程之间又有一定关系。说到泵的性能,只说泵流量大小,而未同时说扬程如何,是不能完整表达泵特征的;只说叶轮直径大小,而不同时说叶轮出口宽度如何,也不能完整表达泵叶轮几何特征。一种全面、综合的表达方式就是泵比转速Ns。
    简要地说,比转速小的泵,一般流量相对较小,扬程相对较高,叶轮直径和出口宽度之比值相对比较小。石油化工用泵多是低比转速的。反之,比转速大的泵,流量相对较大,扬程较低,叶轮直径和出口宽度比值相对较大,例如供排水、江河排灌用泵多为大比转速的泵。
    比转速的公式可利用相似定律推导,简要复述如下。
    一、相似条件
    要保证两台离心泵流动过程相似,必须满足几何相似、运动相似和动力相似。为简化讨论,仅研究一元定常流动。在下面讨论中,把两台进行比较的离心泵分别称为模型泵(其参数右上角打撇表示)和原型泵。
    1.几何相似
    几何相似是指进行比较的模型泵和原型泵通流部分的几何形状相似,即对应的线性尺寸L之比等于尺寸比例常数Al,(或称尺寸缩放系数)。对于叶轮的几何相似,如图2—7所示,
即为D’1/D1=D’2/D2=b’1/b1=b’2/b2=λ1
   此外,几何相似还包括叶片安装角βA、叶片数Z、叶片阻塞系数τ等对应相似,即
    Z’=Z;β’1A=β1A;P'2A=P2A;τ’1=τl;τ’2=τ’2
  严格地说,几何相似还应包括表面粗糙度、装配间隙的相似,但很难做到,不过它们的影响通常是较小的。
    2.运动相似   
    是指在两泵的对应点上,液流的同名速度方向角相同,速度的比值等于速度比例常数
Af,对于叶轮,运动相似如图2—7,即
    C’1/C1=C’2/C2=C’2r/C2=C’1r/C1r=W’2U/W2U=C’2U/C2U=U’2/U2=λc
  同时还要β'2=β2;a’2=a2;β’1=β1;a’1=a1
  显然,在叶轮叶道对应点上的速度三角形是相似的。
  3.动力相似
  是指两泵在对应点上作用的同名力的方向相同,作用力的比值等于力的比例常数λf。
怍用在流体质点上的力有重力F9、粘滞力F¨压力Fp及惯性力F。,对于动力相似,即
   F’g/Fg=F’V/Fv=F’p/Fp=F’c/Fc=λf
  对于离心泵来说,液体在泵内的流动是强迫(有压)流动,重力对流动影响很小,可以忽略不计。而压力大小又取决于其他力的大小,故动力相似只需考虑表征惯性和粘滞力之比值听确定的雷诺数盈相等即可。因为摩擦阻力系数A是肫的函数,如果两泵对应的Re不等,即使在叶道进口处的液流运动相似,但由于后面受到的流动阻力不成比例,致使叶轮出口处的液流运动不相似。
  实际上,在离心泵中要保持雷诺数相等是困难的。由雷诺数公式可知,在介质相同的情况下,原型泵的线性尺寸是模型泵的倍数,模型泵流道内的流速应为原型泵内流速的倍数,
当这两个倍数相等时,雷诺数才相等,这往往是难以实现的。然而,离心泵的流道内液流的如一般都大于105,许多学者认为Re=105~106,此时雷诺数虽不相等,但流动已处于自动

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