11.Общие и частные формулы подобия Теория подобия, формулы подобия

Разработка высокоэффективных конструкций центробежных насосов чисто расчетным теоретическим путем почти невозможна из-за сложности гидродинамического процесса в них. В этих условиях прибегают к экспериментам. Теоретическая основа таких экспериментов - теория подобия и моделирования. Она позволяет достаточно точно осуществить пересчет характеристик модельного насоса на натуральный, если при этом выполняются условия геометрического, кинематического и динамического подобия потоков в них.

Под геометрическим подобием понимается пропорциональность соответствующих размеров модельного и натурального насосов. Из условия подобия соответствующих размеров рабочих колес модельного и натурного насосов следует:

, (2.6)

где D₂ и D₀ - диаметр рабочего колеса на выходе и входе соответственно;

b₂ - ширина рабочего колеса на выходе;

 - среднеквадратическая шероховатость соответствующих поверхностей насоса;

индексы "н" и "м" присвоены величинам, характеризующим натуральный и модельный насосы соответственно.

Величину  называют коэффициентом геометрического подобия.

Под кинематическим подобием понимают полей скоростей, ускорений и троекторий в соответствующих точках модельного и натурального насосов

Кинематическое подобие достаточно полно оценивается коэффициентом подачи :

. (2.7)

Динамическое подобие означает подобие действующих на жидкость сил в соответствующих точках модели и натуры.

Коэффициент напора , представляющий критерий динамического подобия в насосах записывается как:

. (2.8)

Критерий Рейнольдса будет учитывать силы трения

=const . (2.9)

Таким образом, для одновременного осуществления геометрического, кинематического и динамического подобия при моделировании процессов гидродинамики в центробежных насосах, необходимо одновременное выполнение условия постоянства критериев , ,  и Re.

При конструировании изготовляется модельный насос малых размеров, технические параметры которого пересчитываются на насос больших размеров (натурный) с помощью общих формул подобия

Технические показатели насосов могут изменяться, если изменять тольлко число оборотов вала. Они меняются в соответствии с частными формулами подобия:

Индекс 1 относится к оборотам n1 , индекс 2 - к оборотам n2.

12.Коэффициентом быстроходности, типы насосов по коэффициенту быстроходности Коэффициент быстроходности центробежных насосов

Коэффициент быстроходности представляет собой критерий, однозначно характеризующий признаки данной серии насосов. Коэффициент быстроходности определяется по формуле:

В формуле обороты подставляются в мин , подача берется в м³/с на оптимальном режиме для колеса одностороннего входа, напор подставляется в м для одной ступени. Для колеса двустороннего входа

Q₀ = 0,5 Q_0н

Важным свойством является его постоянство для серии подобных насосов, т.е. он может характеризовать тип насоса, его конструкцию.

Для всех лопастных насосов изменяется в пределах 40-1000.

В этом диапазоне в зависимости от конструкции располагаются следующие 4 типа насосов:

1. Тихоходные, =40-90.

2. Нормальные =90- 250.

3. Диагональные =250-500.

4. Осевые =500-1000.

Все они конструктивно отличаются друг от друга.

Тихоходные насосы например, имеют колеса с узкими каналами, большими отношениями D₂/D₀ , они высоконапорные, но имеют малую подачу.

Ориентировочные значения коэффициента быстроходности и некоторых других параметров для типовых насосов приведено в таблице 6.4

Таблица 6.4 – Характеристики типовых насосов

Типоразмер насоса	Ротор	Коэффициент быстроходности	Ширина лопаток раб. колеса, мм	Диаметр входного патрубка, мм	Наружный диаметр раб. колеса, мм
НМ1250-260	0,7	62	26	353	418
	1	71			460
	1,25	79			450
НМ2500-230	0,5	77	26	512	425
	0,7	93			405
	1	109			440
	1,25	123			450
НМ3600-230	0,5	93	29	512	450
	0,7	109			430
	1	131			460
	1,25	147			470
НМ7000-230	0,5	138	52	610	450
	0,7	165			475
	1	196			475
	1,25	219			490
НМ10000-210	0,5	165	58	990	465
	0,7	196			496
	1	234			500
	1,25	262			530