离心泵的相似理论
比转数ns定义
比转数ns是从相似理论中引出的相似准数，它说明了相似泵的流量Q，扬程H，转速n间的关系。相似泵在相似工况下，比转数相等，但同一台泵在不同工况下的比转数ns并不相等。通常只用最佳工况点的ns，来代表一系列几何相似泵。
不同的国家有不同的比转速表达公式，我国和原苏联的比转数ns的表达式如下：
式中n-泵轴的转速，r/min；Q-泵额定流量，m3/s（双吸泵取Q/2)；H-泵的额定扬程（多级泵取单级扬程，即H/i，i为级数），m。
不同单位比转数值的换算
|
国别
|
中国（苏联） |
美国 |
英国 |
日本 |
德国 |
|
换 |
|
|
|
|
|
|
1 |
14.16 |
12.89 |
2.12 |
3.65 |
|
|
0.0706 |
1 |
0.91 |
0.15 |
0.26 |
|
|
0.0776 |
1.1 |
1 |
0.165 |
0.28 |
|
|
0.4709 |
6.68 |
6.079 |
1 |
1.72 |
|
|
0.2740 |
3.88 |
3.53 |
0.58 |
1 |
比转数与泵的叶轮形状及性能的关系
|
泵的类型 |
离心泵 |
混流泵 |
轴流泵 |
||
|
低比转数 |
中比转数 |
高比转数 |
|||
|
比转数ns |
30<ns<80 |
80<ns<150 |
150<ns<300 |
300<ns<500 |
500<ns<1000 |
|
叶轮形状 |
|
|
|
|
|
|
尺寸比D2/Do |
≈3 |
≈2.3 |
≈1.8～1.4 |
≈1.2～1.1 |
≈l |
|
叶片形状 |
圆柱形叶片 |
入口处扭曲出口处圆柱形 |
扭曲叶片 |
扭曲叶片 |
轴流泵翼型 |
|
性能曲线形状 |
|
|
|
|
|
|
流量一扬程曲线特点 |
关死扬程为设计工况的1.1～1.3倍，扬程随流量减少而增加，变化比较缓慢 |
关死扬程为设计工况的1.5～1.8倍，扬程随流量减少而增加，变化较急 |
关死扬程为设计工况的2倍左右，在小流量处出现马鞍形 |
||
|
流量一功率曲线特点 |
关死功率较少，轴功率随流量增加而上升 |
流量变化时轴功率变化较少 |
关死点功率最大，设计工况附近变化比较少，以后轴功率随流量增大而下降 |
||
|
流量一效率曲线特点 |
比较平坦 |
比轴流泵平坦 |
急速上升后又急速下降 |
||
①离心泵、混流泵和轴流泵的比转数依次从小到大变化。低比转数泵的相对扬程较高，相对流量较小，高比转数泵的相对扬程较低，相对流量较大。
②低比转数泵的叶轮窄而长，通常采用圆柱形叶片，高比转数泵的叶轮宽而短。通常采用扭曲叶片。
③低比转数泵的Q-H性能曲线上易出现驼峰，在运转中会发生不稳定现象。高比转数泵（混流泵和轴流泵）的关死扬程高，且在曲线上出现拐点比转速越高，扬程特性越陡。
④离心泵比转数较低，零流量时轴功率小，混流泵和轴流泵比转速高，零流量时轴功率大。因此离心泵应关闭出口阀起动，混流泵和轴流泵应开启出口阀起动。
相似理论
相似理论在泵的设计和实验中广泛应用。通常所说的按模型换算进行相似设计和进行模型实验就是在相似理论指导下进行的。按相似理论可以把模型实验结果换算到实型泵上，也可以将实型泵的参数换算为模型的参数进行模型设计和实验。
用小的模型进行实验要比真机实验经济得多，而且，因受到条件的限制，当真机的尺寸过大，转速过高或抽送诸如高温等特殊液体时，往往难以进行真机实验，只能用模型实验代之。
①几何相似
两台泵在结构上完全相仿，对应尺寸的比值相同，叶片数、对应角相等。
②运动相似
两台泵内对应点的液体流动相仿，速度大小的比值相同、方向一致（即速度三角形相似）。
运动相似是几何相似和动力相似的必然结果。
③动力相似
两台泵内对应点的液体惯性力、粘性力等的比值相同。
满足以上3条，两台泵即为相似。通常两台泵只要满足几何相似和运动相似，就认为满足相似条件。
相似定律
符合相似条件的两台泵，可近似地认为两相似泵的容积效率、水力效率、机械效率相等，这时有以下各式成立，称为相似定律。
