3.5 现代泵相似理论的应用
一、相似方法设计泵
相似设计法又称模型换算法。此方法简单可靠,成为泵的主要设计方法之一,得到广泛应用。相似法既用于将实型泵设计成模型泵,进行模型试验,也用于按照选择的模型泵设计实型泵。设计的大体步骤为:
1.按给定的参数(Q、H、n)计算欲设计泵的ns。
2.选择性能良好的模型泵,模型泵的n,应与设计泵的ns相等(或相近)。
3.按设计泵和模型泵的参数Q、H、n计算尺寸系数λ,由式(3-10),(3-11)得
实型泵的各尺寸按D=λDM计算。其中λ用λ
Q或λN均可,但一般选用其中较大的值或用其平均值。
实型泵的各尺寸确定之后、即可画出实型泵的施工图,并根据模型泵的特性曲线按式(3- 10)〜(3—12)换算实型泵(设计泵)的特性曲线。
关于相似设计法的若干问题见叶轮设计有关章节。
二、换算改变转速时泵的特性曲线
设泵的相应尺寸相等(或对同一台泵),则相似定律公式(3— 10)~(3- 12)变为
上式中的下标1表示转速为n1时的参数,2表示转速为n2时的参数。
上式称为比例定律,表示泵转速改变时性能参数之间的关系。在进行泵试验时,通常用异步电动机作为原动机.转速随负荷而变化。试验完了之后必须把各试验转速下的性能值换算为额定转速下的值。这种换算就是按比例定律进行的。
三,相似抛物线及其应用
若已知转速n2的特性曲线上某点A1(H1、Q1),则转速为n2时与A1点相似的工况点A2的参数为
类似地可以求出对应B1、C1、...点的相似工况点B2、C2、...。把相应于A1、B1、C1、...的各点光滑地连接起来,就是转速为n2、n3、...时的特性曲线(图3-3)。
假定转速变化时相似工况点的效率相等,根据转速n1时已知的效率曲线,可以作出转速为n2(n3)的效率曲线(图3-3)。
连接A1、A2、...点的曲线称为相似抛物线,我们看一下这条曲线上的H和Q有什么关系,因为对相似的泵
如果知道某一转速时某点的H、Q(如图3—3中转速为n1时点A的H1、Q1).
用式(3—25)可求得反值.因为此曲线上的反值相等,所以再利用式(3-25)给定不同的Q。算出不同的H值,即可画出这条相似抛物线。
把不同转速下的Q-H曲线画在一张图上,并把各转速时效率相等的值投射在相应转速的H-Q曲线上,把这些等效率值的点连成曲线称为等效率曲线。这种特性曲线称为泵的通用特性曲线(图3—4)。
当转速偏离额定转速很多时,实际的等效率曲线和相似抛物线并不重合。这是因为转速变化后可能引起汽蚀。另外,转速变化时,泵内流速变化,引起雷诺数变化。从而引起泵内损失的变化。还有轴功率随转速三次方变化,而填料、轴承摩擦损失随转速一次方变化,因而转速降低时,相对损失增加。泵效率下降。转速变化时的效率值可用下式估算