specific speed
简介
是反映水力机械技术经济的综合指标。当水头(扬程)、功率或流量都已确定时,比转速直接反映水力机械的转速水平。
水轮机比转速和水泵水轮机的水轮机工况比转速计算方法一样,指几何相似的水轮机(水泵水轮机)在1 m水头下发出1 kW功率时所具有的转速,用n表示,单位取m·kW。
式中,η为水力效率;n为转速,r/min;Pout为输出功率,kW;H为工作水头,m;Q11为单位流量,m3/s;n11为单位转速,r/min。
蓄能泵比转速和水泵水轮机的泵工况比转速一般都用流量比转速表示,指蓄能泵(水泵水轮机)扬程为1 m、流量为1 m3/s时的转速,用nq表示,单位取m·m3/s。
式中,QP为流量,m3/s;HP为扬程,m。
水轮机、水泵水轮机和蓄能泵在不同的工况点运行,具有不同的比转速值。在工程设计中,对水轮机一般取额定工况点(额定转速nr;额定水头Hr;额定功率Pr)的比转速值,对蓄能泵和水泵水轮机一般取最大流量点(通常为额定转速nr;最小扬程HP.max;最大流量QP.max)的比转速作为代表,用来比较比转速的高低。
由于在相同水头(扬程)、功率(流量)条件下,所选用的水轮机(或水泵水轮机、蓄能泵)比转速高,说明其额定转速高、机组尺寸小,对降低机组造价有利,所以提高比转速是近代水力机械发展的主要趋势之一。
对反击式水轮机、水泵水轮机、蓄能泵,比转速提高也意味着转轮(叶轮)内水流速度加大,空化条件恶化。因此,它们的比转速受空化的限制,提高十分缓慢。对冲击式水轮机,当射流直径和转轮直径已确定时,其比转速与喷嘴数的平方根成正比。因此,提高冲击式水轮机比转速的途径主要是增加喷嘴数。目前,国际上喷嘴数最多的冲击式水轮机具有6个喷嘴。但喷嘴数的增加也受到结构、强度等限制,特别是水头超过800 m时。
水力机械比转速的高低与其型式、适用水头(扬程)范围有较为明显的对应关系。各种型式水轮机适用水头范围与比转速ns的大致范围见表1。适用于不同扬程段的混流式水泵水轮机比转速nq大致范围见表2。
表1 各种型式水轮机适用水头范围与比转速ns大致范围