相似理论比转速课件

(COPYRIGHTEMC)|第1页20172017年年EMCEMC市场部培训文档之市场部培训文档之 水泵小常识水泵小常识-比转速比转速1相似条件2相似定律3相似定律的特例4比转速(COPYRIGHTEMC)|第2页20172017年年EMCEMC市场部培训文档之市场部培训文档之 水泵小常识水泵小常识-比转速比转速一、相似条件1.1.相似理论的引入相似理论的引入风洞(windtunnel)：能人工产生和控制气流，来模拟飞行器或物体周围气体的流动，进行模拟观测研究的管道状试验设备。同济大学嘉定校区风洞实验室中国川西风洞(COPYRIGHTEMC)|第3页20172017年年EMCEMC市场部培训文档之市场部培训文档之 水泵小常识水泵小常识-比转速比转速一、相似条件相似理论比转速、性能曲线等基础理论自己以后的深入学习设计出新型机械对已有的机械进行改进相似条件2.2.学习相似理论的目的学习相似理论的目的(COPYRIGHTEMC)|第4页20172017年年EMCEMC市场部培训文档之市场部培训文档之 水泵小常识水泵小常识-比转速比转速一、相似条件新的水力机械实验实验结果修改设计巨型水力机械？实验花费太大无法做实验是否满足要求？给定设计参数(q,H,n)3.3.相似理论的应用相似理论的应用(COPYRIGHTEMC)|第5页20172017年年EMCEMC市场部培训文档之市场部培训文档之 水泵小常识水泵小常识-比转速比转速一、相似条件巨型水力机械（原型）缩小为模型实验结果相似理论相似理论3.3.相似理论的应用相似理论的应用(COPYRIGHTEMC)|第6页20172017年年EMCEMC市场部培训文档之市场部培训文档之 水泵小常识水泵小常识-比转速比转速一、相似条件已有的性能良好的泵中挑选相似换算设计符合要求的泵相似定律是叶片泵理论中的一个非常重要的理论，是建立在泵的相似条件基础上的。给定设计参数3.3.相似理论的应用相似理论的应用(COPYRIGHTEMC)|第7页20172017年年EMCEMC市场部培训文档之市场部培训文档之 水泵小常识水泵小常识-比转速比转速一、相似条件.几何相似即原型和模型相对应的尺寸均成同一比例，叶片数相同，叶片对应的安装角相等。两个泵的式样完全一样，只是大小不同4.4.相似条件相似条件(COPYRIGHTEMC)|第8页20172017年年EMCEMC市场部培训文档之市场部培训文档之 水泵小常识水泵小常识-比转速比转速一、相似条件.运动相似几何相似的原型和模型，在运转时，所有相对应的速度大小均成同一比例，所有相对应的速度之间的夹角均相等。各对应点的速度三角形相似4.4.相似条件相似条件注意：注意：运动相似是建立在几何相似的基础上的。几何相似是运动相似的必要条件，运动相似必然几何相似。运动相似几何相似(COPYRIGHTEMC)|第9页20172017年年EMCEMC市场部培训文档之市场部培训文档之 水泵小常识水泵小常识-比转速比转速一、相似条件指原型和模型通道内中相对应点上的流体所受同名称力的方向相同，大小成比例且比值均相等。在泵与风机中可认为自动成立。4.4.相似条件相似条件.动力相似(COPYRIGHTEMC)|第10页20172017年年EMCEMC市场部培训文档之市场部培训文档之 水泵小常识水泵小常识-比转速比转速二、相似定律水泵的运动相似称为工况相似。此时的工况称相似工况。1.1.相似工况相似工况(COPYRIGHTEMC)|第11页20172017年年EMCEMC市场部培训文档之市场部培训文档之 水泵小常识水泵小常识-比转速比转速二、相似定律指相似工况下原型与模型性能参数间的关系。1）.流量相似关系1.1.相似定律相似定律(COPYRIGHTEMC)|第12页20172017年年EMCEMC市场部培训文档之市场部培训文档之 水泵小常识水泵小常识-比转速比转速二、相似定律2）.扬程（全压）相似关系1.1.相似定律相似定律(COPYRIGHTEMC)|第13页20172017年年EMCEMC市场部培训文档之市场部培训文档之 水泵小常识水泵小常识-比转速比转速二、相似定律3）.功率相似关系1.1.相似定律相似定律(COPYRIGHTEMC)|第14页20172017年年EMCEMC市场部培训文档之市场部培训文档之 水泵小常识水泵小常识-比转速比转速二、相似定律若原型和模型的转数和几何尺寸相差不大，可以认为：在相似工况下运行时，各种效率相等，以上各式可简化为：1.1.相似定律相似定律(COPYRIGHTEMC)|第15页20172017年年EMCEMC市场部培训文档之市场部培训文档之 水泵小常识水泵小常识-比转速比转速三、相似定律的特例如两台泵与风机几何尺寸相等或是同一台泵和风机，且输送相同的流体，则只改变转速时相似关系为：1.1.改变转速时各参数的变化改变转速时各参数的变化-比例定律比例定律(COPYRIGHTEMC)|第16页20172017年年EMCEMC市场部培训文档之市场部培训文档之 水泵小常识水泵小常识-比转速比转速三、相似定律的特例如两台泵与风机的转速相同，且输送相同的流体，则2.2.改变几何尺寸时各参数的变化改变几何尺寸时各参数的变化-切割定律切割定律(COPYRIGHTEMC)|第17页20172017年年EMCEMC市场部培训文档之市场部培训文档之 水泵小常识水泵小常识-比转速比转速三、相似定律的特例如两台泵与风机的转速相同，几何尺寸也相同，输送不同密度的流体，则3.3.改变密度时各参数的变化改变密度时各参数的变化(COPYRIGHTEMC)|第18页20172017年年EMCEMC市场部培训文档之市场部培训文档之 水泵小常识水泵小常识-比转速比转速四、比转速相似换算设计符合要求的泵给定设计参数(q，H，n)怎么挑选？1.1.引入泵的比转速引入泵的比转速(COPYRIGHTEMC)|第19页20172017年年EMCEMC市场部培训文档之市场部培训文档之 水泵小常识水泵小常识-比转速比转速四、比转速1.1.泵的比转速泵的比转速 n ns s(COPYRIGHTEMC)|第20页20172017年年EMCEMC市场部培训文档之市场部培训文档之 水泵小常识水泵小常识-比转速比转速四、比转速将模型泵的Hm1m，Qm0.075m3s代入 注：注：Q和H是指水泵最高效率时的流量和扬程，也即水泵的设计工况点。比转数ns是根据所抽升液体的容重1000kgm3时得出的。Q和H是指单吸、单级泵的流量和扬程。扬程Hm1m，流量m3s比转数不是无因次数，它的单位是“rmin”。该式我国常采用该式我国常采用相似准数比转数(ns)1.1.泵的比转速泵的比转速 n ns s(COPYRIGHTEMC)|第21页20172017年年EMCEMC市场部培训文档之市场部培训文档之 水泵小常识水泵小常识-比转速比转速四、比转速比转速公式的说明比转速是有单位的（m3/4s-2/3），通常只记其值不记单位；比转速是工况的函数，最佳工况时的比转速作为相似准则的比转速；比转速是由相似定律引出的一个综合性相似特征数，不应当理解为转速的概念，与转速无关；比转速是由相似定律推得的，因此，它不是相似条件而是相似的泵与风机的必然结果，即：两台几何相似的泵与风机在相似工况下比转速必然相等。相反，比转速相等的泵与风机不一定相似。如比转速为500的泵，可以设计成混流泵，也可能设计出轴流泵。1.1.泵的比转速泵的比转速 n ns s(COPYRIGHTEMC)|第22页20172017年年EMCEMC市场部培训文档之市场部培训文档之 水泵小常识水泵小常识-比转速比转速四、比转速水泵的比转速水泵的比转速ns通常可理解为：当总水头为通常可理解为：当总水头为1 1米，流量为米，流量为0.075m0.075m3 3/s/s时，与已时，与已知的水泵成几何相似的另一水泵的转速。知的水泵成几何相似的另一水泵的转速。比转速ns,是从相似理论中引出来的一个综合性参数综合性参数，它说明了相似泵Q、H、n之间的关系。相似的泵在相似的工况点，比转速相等。但是从性能曲线看出，同一台水泵，其扬程和流量是能够改变的，当扬程和流量改变后，其比转速当然也就改变了。即是说水泵每一工况点均有其自己的比转速，我们通常只用最佳工况点我们通常只用最佳工况点的比转速來进行比较。一般离心泵的的比转速來进行比较。一般离心泵的ns8080为低比转速，为低比转速，8080ns150150为中比为中比转速，转速，150ns300150ns300为高比转速。为高比转速。比转速ns，成了表征叶轮形状的一种尺度，水泵性能和各种损失也常受到ns的影响。为此，在水泵设计中，是作为重要基础的一个参数。为此，在水泵设计中，是作为重要基础的一个参数。无论是相似设计法，还是速度系数法，都是以比转速ns为依据，来选择水力模型或速度系数的。1.1.泵的比转速泵的比转速 n ns s(COPYRIGHTEMC)|第23页20172017年年EMCEMC市场部培训文档之市场部培训文档之 水泵小常识水泵小常识-比转速比转速四、比转速比转数比转数(n(ns s)反映实际水泵的主要性能。反映实际水泵的主要性能。当转速n一定时，ns越大，水泵的流量越大，扬程越低。ns越小，水泵的流量越小，扬程越高。2.2.泵的比转速泵的比转速 讨论讨论叶片泵叶轮的形状、尺寸、性能和效率都随比转数而变的。用比转叶片泵叶轮的形状、尺寸、性能和效率都随比转数而变的。用比转数数n ns s可对叶片泵进行分类。可对叶片泵进行分类。要形成不同比转数ns，在构造上可改变叶轮的外径(D2)和减小内径(D0)与叶槽宽度(b2)。(COPYRIGHTEMC)|第24页20172017年年EMCEMC市场部培训文档之市场部培训文档之 水泵小常识水泵小常识-比转速比转速四、比转速2.2.泵的比转速泵的比转速 讨论讨论(COPYRIGHTEMC)|第25页20172017年年EMCEMC市场部培训文档之市场部培训文档之 水泵小常识水泵小常识-比转速比转速四、比转速相对性能曲线相对性能曲线ns越小：QH曲线就越平坦；Q0时的N值就越小。因而，比转数低的水泵，采用闭闸起动时，电动机属于轻载起动，起动电流减小；效率曲线在最高效率点两则下降得也越和缓。2.2.泵的比转速泵的比转速 讨论讨论(COPYRIGHTEMC)|第26页20172017年年EMCEMC市场部培训文档之市场部培训文档之 水泵小常识水泵小常识-比转速比转速四、比转速比转速是以单级单吸入叶轮为标准来定义的，如结构型式不是单级单吸，则：（1）对双吸单级泵，流量以qv/2代入得：（2 2）对单吸多级泵，扬程以）对单吸多级泵，扬程以H/2H/2代入得：代入得：（3 3）若多级泵第一级为双吸叶轮，则第一级叶轮的比转速：）若多级泵第一级为双吸叶轮，则第一级叶轮的比转速：2.2.泵的比转速泵的比转速 讨论讨论(COPYRIGHTEMC)|第27页20172017年年EMCEMC市场部培训文档之市场部培训文档之 水泵小常识水泵小常识-比转速比转速四、比转速比转速的应用可以反映泵与风机的结构特点可以大致反映性能曲线的变化趋势可以大致决定泵与风机的型式当ns20时不选用叶片泵而采用其他泵3.3.泵的比转速泵的比转速 应用应用(COPYRIGHTEMC)|第28页20172017年年EMCEMC市场部培训文档之市场部培训文档之 水泵小常识水泵小常识-比转速比转速四、比转速3.3.泵的比转速泵的比转速 应用应用(COPYRIGHTEMC)|第29页20172017年年EMCEMC市场部培训文档之市场部培训文档之 水泵小常识水泵小常识-比转速比转速四、比转速3.3.泵的比转速泵的比转速 应用应用(COPYRIGHTEMC)|第30页20172017年年EMCEMC市场部培训文档之市场部培训文档之 水泵小常识水泵小常识-比转速比转速四、比转速比转速对性能曲线的影响4.4.泵的比转速泵的比转速 对性能曲线的影响对性能曲线的影响NS(COPYRIGHTEMC)|第31页20172017年年EMCEMC市场部培训文档之市场部培训文档之 水泵小常识水泵小常识-比转速比转速四、比转速低比转数离心泵一般是指比转数ns80的离心泵。由于低比转数离心泵流由于低比转数离心泵流量小、扬程高，致使流道窄而长，圆盘摩擦损失大，因此效率较低量小、扬程高，致使流道窄而长，圆盘摩擦损失大，因此效率较低。由于其使用场合的多样性，使得低比转数离心泵具有多种不同的系列和类型，从总体上来看，其叶轮均具有叶片出口宽度小、叶轮直径大的特点。长期以来，低比转数离心泵在水力性能上存在三大问题低比转数离心泵在水力性能上存在三大问题：泵的效率较低、浪费能源、扬程曲线易出现驼峰，运行工况不稳定；轴功率曲线随流量增加而迅速上升，使泵在大流量区易出现过载现象。4.4.泵的比转速泵的比转速 对性能曲线的影响对性能曲线的影响低比转速离心泵的缺点：(COPYRIGHTEMC)|第32页20172017年年EMCEMC市场部培训文档之市场部培训文档之 水泵小常识水泵小常识-比转速比转速四、比转速用ns可以进行泵与风机的相似设计（1）根据需要得出设计参数qv,H；（2）根据设计参数qv,H决定泵的转速n及计算所设计的水泵比转速ns；电动机（3）选择模型泵；（4）找相似工况点；得到模型泵上点M（qvm，Hm)5.5.泵的比转速泵的比转速 用于设计用于设计(COPYRIGHTEMC)|第33页20172017年年EMCEMC市场部培训文档之市场部培训文档之 水泵小常识水泵小常识-比转速比转速四、比转速（5）计算相似水泵的尺寸比值及绘图（6）换算特性曲线5.5.泵的比转速泵的比转速 用于设计用于设计(COPYRIGHTEMC)|第34页20172017年年EMCEMC市场部培训文档之市场部培训文档之 水泵小常识水泵小常识-比转速比转速四、比转速Qm3/minm3/sUSG/min IPG/minHmmftftNs10.1296.686.17.746151.547.20.150.019410.9150.1640.02121.09215.5.泵的比转速泵的比转速 单位换算单位换算(COPYRIGHTEMC)|第35页20172017年年EMCEMC市场部培训文档之市场部培训文档之 水泵小常识水泵小常识-比转速比转速END