سرعت خاص پمپ گریز از مرکز
سرعت خاص مفهومی است که در سال 1915 برای توربین های آبی ایجاد شد که بعداً در پمپ های گریز از مرکز به کار رفت (Stepanoff, 1948). سرعت خاص راهی برای "عادی سازی" عملکرد این ماشین های هیدرولیک است.
معادله رایج برای سرعت خاص به شرح زیر است:
وقتی برای اولین بار با سرعت خاصی آشنا شدم، باید اعتراف کنم که تحت تأثیر قرار نگرفتم. به نظرم رسید که این مفهوم ممکن است برای طراحان پمپ مفید باشد، اما نمی‌توانستم هیچ ارزشی برای کاربر نهایی ببینم. بعداً فهمیدم که این مفهوم برای طراح ضروری است، و - چون شکل سر، منحنی‌های قدرت و کارایی و حداکثر کارایی قابل دستیابی را نشان می‌دهد - برای کاربران نهایی نیز ارزشمند است.
یکی از تعاریف سرعت خاص این است که سرعتی است که یک پمپ مدلسازی شده برای تولید یک هد یک فوتی هنگام پمپاژ یک گالن در دقیقه کار می‌کند، اما من این تعریف را ناخوشایند می‌دانم.
ترجیح می دهم به آن به عنوان یک عدد شاخص فکر کنم. در اروپا، گاهی اوقات سرعت خاص را "عدد شکل" می نامند، و من این نام را ترجیح می دهم. شکل منحنی های عملکرد را نشان می دهد و همچنین تا حد زیادی شکل پروفیل پروانه را تعیین می کند.
پروانه ای با سرعت مخصوص پایین دارای مشخصات نازک (کفن ها نزدیک به هم هستند) و قطر بیرونی بزرگ (OD) نسبت به قطر چشم دارد. پروانه ای با سرعت خاص بالا دارای پروفایل چربی است (کفن ها از هم دور هستند) و قطر چشمی دارد که از نظر اندازه به OD پروانه نزدیکتر است.
شکل 1 به توضیح مفهوم کمک می کند. این نمودار سال ها پیش توسط گروه Worthington ایجاد شد و به طور گسترده توسط صنعت استفاده می شود. توجه داشته باشید که مقادیر سرعت خاص، در واحدهای ایالات متحده، در امتداد پایین نمودار جدول بندی شده است. نقشه های کوچک زیر نمودار نمایه پروانه ها را نشان می دهد که با اعداد سرعت خاص مطابقت دارد.
شکل 1
منحنی‌های عملکرد کوچک در بالای نمودار، شکل‌های معمولی منحنی‌های عملکرد را نشان می‌دهند که با مقادیر سرعت خاص مطابقت دارند. توجه داشته باشید که پمپ‌های با سرعت مخصوص پایین دارای منحنی سر صاف هستند که گاهی اوقات در حالت خاموشی (ظرفیت صفر) کمی افت می‌کنند. چنین افتادگی پمپ را ناپایدار نمی کند. منحنی قدرت شیب دار است. از حالت خاموش شدن به بهترین نقطه بازده (BEP) به طور قابل توجهی افزایش می یابد.
در حد متوسط مقادیر NS، منحنی سر به طور مداوم تا خاموش شدن بالا می رود، و منحنی قدرت از خاموش به BEP کمی تغییر می کند. هنگامی که NS از حدود 5000 تجاوز می کند، شیب منحنی توان معکوس می شود، با حداکثر مقدار در حالت خاموش شدن، و منحنی سر بسیار تند است، با مقدار خاموشی که سه برابر مقدار BEP است. (یکی از این افراد را با دریچه تخلیه بسته شروع نکنید.)
استخراج
برای کسانی که مایل به دیدن اشتقاق NS هستند، موارد زیر ارائه شده است. من از آنچه "قانون مدل سازی" یا "قانون مدل" یا "قانون فاکتورینگ" نامیده می شود استفاده می کنم. این "قانون" زمانی استفاده می شود که یک طراح بخواهد یک پمپ را با اندازه های مختلف "مدل" کند.
نتیجه سرعت مشخص است. هنگامی که یک پمپ از پمپ دیگر مدل می شود، هر دو پمپ دارای سرعت خاصی هستند.
ساختن آن Unitless
معمولاً گفته می شود که سرعت خاص بدون واحد است، اما معمولاً اینطور نیست. در ایالات متحده، با واحدهای فوق، بدون واحد نیست. اگرچه می توان آن را بدون واحد تبدیل کرد، اما با تبدیل سرعت به رادیان/ثانیه، ظرفیت به فوت مکعب در ثانیه و با ضرب هد در ثابت گرانشی "g".
مقادیر NS در نمودار Worthington از 500 تا 15000 است. اگر بخواهیم به اعداد بدون واحد تبدیل کنیم چه مقادیری خواهد بود؟ برای تبدیل به رادیان بر ثانیه باید N را بر 9.55 تقسیم کنیم. Q باید بر 449 تقسیم شود تا به ft3/second تبدیل شود و H باید در 32.2 ضرب شود.
آیا برای حداکثر بازدهی که NS بدون واحد 1.0 است، اهمیتی وجود دارد؟ من نمی دانم، اما مطمئناً به نظر می رسد که یک تصادف خوشحال کننده است.
منابع
استپانوف، ای جی، پمپ های جریان محوری و گریز از مرکز، جان وایلی و پسران، نیویورک، 1948.
استپانوف، ای جی، پمپ ها و دمنده ها – جریان دو فاز، جان وایلی و پسران، نیویورک، 1965.
یادداشت
یک توربین واکنش اساساً فقط یک پمپ گریز از مرکز است که به سمت عقب کار می کند و سیال از طریق آن به عقب رانده می شود.
اگر پروانه دو مکنده است، بر 2 تقسیم نکنید. با سرعت خاص مکش، ظرفیت را بر 2 تقسیم می کنیم، اما نه برای سرعت خاص (دشارژ)