Подобие центробежных насосов. Коэффициент быстроходности

Движение жидкостей (газов) в проточной полости машин весьма сложно и не поддается точному теоретическому описанию. Поэтому для определения (или уточнения) характеристик гидравлических машин промышленных размеров нередко используют метод физического моделирования, т. е. по результатам испытаний модели (лабораторного образца либо действующей промышленной машины) рассчитывают характеристики аналогичных машин с другими размерами, частотой вращения и т. д. при соблюдении законов подобия между ними.

Основное уравнение реального центробежного насоса (2.5) можно выразить в безразмерном виде

= k_цh_г, (2.8)

где = gH/(nD₂)² — безразмерный напор насоса; = — безразмерная производительность насоса; = b₂/D₂ — геометрический симплекс.

Для выполнения условий гидродинамического подобия необходимо, чтобы рабочие колеса подобных центробежных насосов удовлетворяли требованиям:

- геометрического подобия, т. е. = const, β₂ = const, k₂ = const;

- кинематического подобия, т. е. должны быть подобны поля скоростей и h_об = const, k_ц = const;

- динамического подобия, т. е. должны быть одинаковыми режимы течения жидкости в проточной части подобных насосов: h_г = const.

Из этих условий следует, что подобные насосы обладают тождественными характеристиками, если их представить в безразмерном виде (2.8). Ряд подобных насосов можно охарактеризовать числом подобия — соотношением оптимального напора H_опт и оптимальной подачи , соответствующих оптимальному режиму работы, при котором наблюдается безударный вход жидкости на лопатки колеса, а значит, и максимальный КПД. В практике насосостроения в качестве такого числа подобия принят коэффициент быстроходности

n_s = (2.9)

где n — частота вращения рабочего колеса, с^–1.

Коэффициентом быстроходности данной машины (насоса, компрессора, вентилятора) называют число, равное частоте вращения рабочего колеса машины, геометрически подобной данной, но имеющей подачу 0,075 м³/с и напор 1 м в режиме максимального КПД.

Значения коэффициента быстроходности для различных типов насосов следующие:

Таким образом, по мере увеличения n_s производительность насосов увеличивается, а напор снижается.

Коэффициент быстроходности практически однозначно связан с геометрическими размерами рабочего колеса (см. рис. 2.1):

ns
			1,5
	0,05	0,1	0,2