当前课程知识点：流体机械基础 > 第6讲 流体机械流动相似 > 6.5 综合相似判别数——比转速 > Video
下面我们来介绍一个
非常重要的概念 比转速
比转速的概念
最早是在水轮机行业提出的
根据相似理论
若不考虑尺寸比例对效率的影响
可认为几何相似的水轮机
在相似工况具有相似的水力特性
与水轮机的尺寸大小无关
这样应该存在一个
与尺寸大小无关
但能反映该类水轮机
工作特点的相似参数
比转速就是利用单位转速
和单位功率的定义消去直径D
得到比转速计算公式
比转速的工程单位为米 千瓦
表示水轮机水头为1m
发出功率为1kW时的转速
水轮机的比转速
可以用流量和水头计算
也可以用单位参数来计算
还可以用功率和水头计算
各个单位的参数如下图所示
流量用立方米每秒 水头米
转速每分多少转
功率采用千瓦表示
显然 按以上公式计算比转速
是有量纲的
水轮机行业中 单位为米 千瓦
从计算公式来看
比转速与水轮机的运行工况有关
不同工况的比转速也不同
这样对于同一个机器
就可以算出无数个比转速
为了具有针对性和唯一性
我们需要选择特点工况点来计算
其中有效率最高的最优工况点
及性质工况点 及最优单位转速时
发出最大功率的工况
针对水轮机
我国采用限制工况点进行计算
即最优单位转速
发出最大功率的工况
还有一些国家
采用最优工况的比转速
表示水轮机的特征
按限制工况计算比转速时
n 为水轮机额定转速
H 为水轮机的
最优单位转速对应的水头
P为最优单位转速时
发出95%最大功率的工况
我国大多数电站
在水轮机组的名牌上
常会标注 额定功率
额定水头 转速
最高效率等参数
据此可以大致 计算出比转速
按最优工况计算比转速时
n 为水轮机额定转速
H为水轮机最高效率点的水头
P为水轮机最高效率点的功率
泵行业中通常用马力
作为功率的单位
将其代入比转速公式
这样这个单位为米 马力
有的国家还将3.65省略
来定义比转速
定义泵的流量比转速为
预定计算的工况为最优工况
在工程问题分析中
需要看清楚比转速
是按照哪个公式计算的
可以换算为自己更容易比较
更好理解的比转速计算值
来进行分析
这里还要请大家思考一个问题
对于双吸泵和多级泵的比转速
它其中的流量和扬程
到底应该怎么来计算
风机行业常用全压表示比转速
单位是帕立方米每秒
预定采用最优工况点的参数
计算比转速
比转速与流体机械过流部件的
几何形状有密切关系
对水轮机而言
根据比转速的定义
当性质工况点的水头较高
流量较小时比转速值较小
要求流道较窄 叶片较弯
当性质工况点的水头越低
流量越大 比转速值就越高
要求较宽的流道和平直的叶片
随着比转速的增大
流道逐渐变短变宽
由从冲击式 经混流式到轴流式
和贯流式的变化规律
同样对泵而言
随着比转速增大
流道变化变短变宽
由从容积式 经离心式 混流式
到轴流式和贯流式的变化规律
对风机而言 同样随着比转速的增大
由从容积式 兼离心式 混流式
到轴流式和贯流式的变化规律
这个图可形象地看出
水轮机类型与比转速的关系
随着水头的降低
比转速逐渐增大
转轮从冲击式过渡
为混流式 轴流式 贯流式
贯流式水头最低 比转速最大
图中还给出了国内
几个典型电站如天湖冲击式
广蓄一期抽水蓄能机组
三峡混流式 葛洲坝轴流式
凌津滩灯泡贯流式等的
水轮机组参数所处的位置
低比转速流体机械
最优工况点的特点为高水头
或扬程或全压 小流量
高比转速流体机械
最优工况点的特点为低的水头
或扬程或全压 大流量
在相同能量和流量条件下
提高比转速 可减小转轮直径
提高单位质量的能量转换效率
从而节约材料 有重要的经济效益
但是提高比转速
会受到一定的技术限制
因单位材料能量密度的提高
受到材料刚强度的性质
流道内流速的提高
会受到空蚀破坏的性质等等
目前国际上正在
突破一些传统的理念
随着整体材料 设计 制造
和运行水平的提高
比转速是在逐步的提高的
从图中我们还可以了解到
高比转速流体机械的特点有
流道较短 叶片较平顺
和叶片的水力损失较小
由于流量较大
水轮机转轮出口的动能增大
要求尾水管的回能系数增加
对泵和风机
叶轮进口速度较高
对吸入室要求较高
高比转速机组效率提高的
主要困难是如何降低
其它过流部件的水力损失
低比转速水轮机
则有流道较长 叶片较弯
和叶片本身的水力损失较大
但其他流道的水力损失
相对较小的特点
从最优工况的水力效率看
目前低比速的
混流式水轮机的效率最高
模型试验表明有的水力模型
其最优效率已超过95%
真机可达98%以上
-1.1 流体机械定义
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-1.2 流体机械分类
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-1.3 水轮机工作过程概述
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-1.4 泵与风机工作过程概述
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-1.5 其他流体机械工作过程概述
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-1.6 流体机械工程应用
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-参考文献
--html
-第一讲习题--作业
-2.1 流体机械的主要性能参数
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-2.2 转轮内部的典型流态
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-2.3 速度三角形
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-2.4 工况发生变化时速度三角形分析
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-2.5 欧拉方程
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-参考文献
--html
-第二讲习题--作业
-3.1 水轮机过流部件工作原理
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-3.2 泵与风机过流部件工作原理
--Video
-3.3 机组能量传递过程与效率分析
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-3.4例题分析
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-参考文献
--html
-第三讲习题--作业
-4.1 空化的定义与分类
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-4.2 空化余量与空化系数
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-4.3 吸出高度与安装高程
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-4.4 空蚀现象与类型
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-4.5 空化空蚀的危害及防护
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-参考文献
--html
-第四讲习题--作业
-5.1 泥沙磨损基本概念
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-5.2 泥沙磨蚀基本概念
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-5.3 流体机械磨损磨蚀现象
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-5.4 流体机械常见抗磨措施
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-5.5 腐蚀基本概念
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-5.6 流体机械腐蚀现象及防腐措施
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-参考文献
--html
-第五讲作业--作业
-6.1 流动相似概述
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-6.2 常用相似准则数
--Video
-6.3 流体机械的相似准则分析
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-6.4 流体机械单位参数与相似换算
--Video
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-6.5 综合相似判别数——比转速
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-6.6 相似准则的工程应用
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-参考文献
--html
-第六讲作业--作业
-7.1 特性曲线概述
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-7.2 模型试验
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-7.3 典型模型机组综合特性曲线
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-7.4 水轮机运转特性曲线
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-7.5 水轮机的选型计算
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-第七讲作业--作业
-8.1 流体机械多相多组分非定常流动概述
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-8.2 二次流动现象
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-8.3 动静干涉
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-8.4 脱流
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-8.5 间隙流动
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-8.6 叶道涡
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-8.7 卡门涡
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-8.8 尾水管涡带
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-8.9 泵的旋转失速
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-8.10 泵的喘振
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-8.11 压力波传递与叠加
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-参考文献
--html
-第八讲作业--作业
-9.1 流体机械四象限特性概述
--Video
-9.2 水泵水轮机全特性曲线
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-9.3 水泵水轮机典型工况流动现象
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-9.4 水泵水轮机调相运行工况流动现象
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-9.5 双向潮汐机组复杂运行工况认识
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-参考文献
--html
-第九讲作业--作业
-10.1 流体机械在管网系统中的工作特性
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-10.2 流体机械暂态运行过程
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-10.3 调节系统与调速器
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-10.4 改善流体机械暂态运行性能工程措施
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-参考文献
--html
-第十讲作业--作业
-11.1 流体机械多场耦合特性概述
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-11.2 转轮流固耦合特性
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-11.3 轴承热流固耦合特性
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-11.4 轴系多场耦合特性
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-参考文献
--html
-第十一讲作业--作业
-12.1 标准化概述
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-12.2 流体机械行业标准
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-12.3 水轮机型号
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-12.4 泵型号
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-12.5 风机型号
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-12.6 阀门型号
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-12.7 流体机械工业流程
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-12.8 流体机械质量监督
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-参考文献
--html
-第十二讲作业--作业
-13.1 空化、通（补）气、压力脉动与安装高程
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-13.2 压力脉动与水锤
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-13.3 智能流体机械
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-13.4 流体机械及工程学科知识体系与学术交流
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