9.9. Коэффициент быстроходности

Для выбора подобных режимов работы подобных насосов надо иметь параметр, который должен быть одинаков для подобных режимов, т.е. служил бы числом подобия. Из формул (9.64) и (9.66) следует:

, (9.72)

. (9.73)

Для того чтобы исключить линейный масштаб моделирования , возведём во вторую степень равенство (9.72), в третью степень равенство (9.73) и, разделив равенство (9.72) на равенство (9.73), получим:

или, сокращая на n² и возведя обе части равенства в степень 1/4, получим:

, (9.74)

где n_у (удельное число оборотов) - величина постоянная для всей серии подобных насосов, работающих в подобных режимах и, стало быть, может служить искомым числом подобия. Однако большее распространение получил параметр

, (9.75)

который называется коэффициентом быстроходности. Коэффициент 3,65 не меняет физического смысла n_s, который так же, как n_у, является признаком подобия режимов работы насосов.

Его происхождение связано с историей развития насосостроения. Коэффициентом быстроходности n_s насоса называют число, численно равное числу оборотов рабочего колеса насоса подобного данному, который в режиме максимального КПД при полезной мощности 735 Вт (1 л/с) развивает напор Н = 1 м и обеспечивает подачу 0,075 м³/с. У подобных насосов коэффициенты быстроходности одинаковы. Следовательно, равенство коэффициентов быстроходности является необходимым признаком подобия насосов. Поскольку на заданные значения параметров n, Q, Н насоса и, следовательно, на заданное значение коэффициента быстроходности n_s могут быть сконструированы насосы с разными соотношениями размеров, равенство коэффициентов быстроходности не является достаточным признаком геометрического подобия насосов. Однако практикой для каждого коэффициента быстроходности установлены соотношения размеров насоса, обеспечивающие оптимальные технико-экономические показатели. Если ограничиться лишь этими соотношениями размеров, то равенство коэффициентов быстроходности становится не только необходимым, но и в известной степени достаточным признаком подобия насосов (в том числе и геометрического). Поэтому насосы можно классифицировать в зависимости от величины коэффициента быстроходности рабочего колеса (табл. 9.4)

Таблица 9.4

nS	0,8-1,2	1,2-2	2-3,33	3,33-8,33
Типы насосов	Тихоходные	Нормальные	Быстроходные	Полуосевые

Из формулы (9.75) следует, что при заданном числе оборотов n коэффициент быстроходности n_s увеличивается с увеличением подачи и уменьшением напора. Тихоходные рабочие колёса служат для создания больших напоров при малой подаче, а быстроходные дают большую подачу при малых напорах. В противопожарном водоснабжении наиболее часто используются центробежные насосы с тихоходными и нормальными рабочими колёсами для создания достаточно высоких давлений в сети.

В формулу (9.75) Q следует подставлять в м³/с, а Н в м для одного колеса насоса с односторонним входом жидкости. Многоступенчатый насос представляет собой несколько последовательно соединённых одноступенчатых насосов (ступеней) и у них определяют n_s ступени, а не всего насоса. Рабочее колесо насоса двухстороннего входа можно рассматривать как два параллельно соединённых колеса и при определении n_s в формулу (9.75) подставляют Q/2, где Q - подача насоса.