ความเร็วเฉพาะของปั๊มแรงเหวี่ยง
ความเร็วจำเพาะเป็นแนวคิดที่พัฒนาขึ้นสำหรับกังหันน้ำในปี ค.ศ. 1915 ซึ่งต่อมาใช้กับปั๊มหอยโข่ง (Stepanoff, 1948) ความเร็วเฉพาะเป็นวิธีการ "ทำให้ปกติ" ประสิทธิภาพของเครื่องจักรไฮดรอลิกเหล่านี้
สมการที่ใช้กันทั่วไปสำหรับความเร็วจำเพาะมีดังนี้:
เมื่อผมรู้จักความเร็วที่เฉพาะเจาะจงครั้งแรก ผมต้องยอมรับว่ารู้สึกไม่ประทับใจ สำหรับฉันดูเหมือนว่าแนวคิดนี้อาจเป็นประโยชน์กับนักออกแบบเครื่องสูบน้ำ แต่ฉันไม่เห็นคุณค่าสำหรับผู้ใช้ปลายทาง ต่อมาฉันได้เรียนรู้ว่าแนวคิดนี้มีความสำคัญต่อนักออกแบบ และ—เพราะมันบ่งบอกถึงรูปร่างของส่วนหัว เส้นโค้งกำลังและประสิทธิภาพ และประสิทธิภาพสูงสุดที่ทำได้—จึงมีค่าสำหรับผู้ใช้ปลายทางเช่นกัน
หนึ่งในคำจำกัดความของความเร็วที่เฉพาะเจาะจงคือความเร็วที่ปั๊มจำลองจะวิ่งเพื่อสร้างหัวเท้าเดียวเมื่อสูบน้ำหนึ่งแกลลอนต่อนาที แต่ฉันพบว่าคำจำกัดความนั้นน่าอึดอัด
ฉันชอบที่จะคิดว่ามันเป็นตัวเลขดัชนี ในยุโรป บางครั้งเรียกว่า "หมายเลขรูปร่าง" ความเร็วเฉพาะ และฉันชอบชื่อนั้นมากกว่า มันบ่งบอกถึงรูปร่างของเส้นโค้งประสิทธิภาพและยังกำหนดรูปร่างโปรไฟล์ของใบพัดในระดับมาก
ใบพัดที่มีความเร็วจำเพาะต่ำจะมีรูปทรงบาง (ส่วนหุ้มอยู่ใกล้กัน) และมีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกขนาดใหญ่ (OD) เมื่อเทียบกับเส้นผ่านศูนย์กลางของดวงตา ใบพัดที่มีความเร็วจำเพาะสูงจะมีโปรไฟล์ไขมัน (ผ้าห่อศพอยู่ไกลกัน) และมีเส้นผ่านศูนย์กลางตาที่ใกล้เคียงกับขนาด OD ของใบพัด
รูปที่ 1 ช่วยอธิบายแนวคิด แผนภูมิได้รับการพัฒนาเมื่อหลายปีก่อนโดยกลุ่ม Worthington และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม โปรดทราบว่าค่าของความเร็วเฉพาะในหน่วยของสหรัฐฯ จะถูกจัดตารางไว้ที่ด้านล่างของกราฟ ภาพวาดขนาดเล็กด้านล่างกราฟแสดงโปรไฟล์ของใบพัดที่สอดคล้องกับหมายเลขความเร็วเฉพาะ
รูปที่ 1
เส้นโค้งประสิทธิภาพขนาดเล็กที่ด้านบนของกราฟแสดงรูปร่างทั่วไปของเส้นโค้งประสิทธิภาพที่สอดคล้องกับค่าของความเร็วที่ระบุ โปรดทราบว่าปั๊มที่มีความเร็วจำเพาะต่ำจะมีส่วนโค้งของหัวที่แบน ซึ่งบางครั้งอาจมีการดร็อปเล็กน้อยเมื่อปิดเครื่อง (ความจุเป็นศูนย์) การตกต่ำดังกล่าวไม่ได้ทำให้ปั๊มไม่เสถียร เส้นโค้งกำลังสูงชัน เพิ่มขึ้นอย่างมากจากการปิดเครื่องจนถึงจุดประสิทธิภาพที่ดีที่สุด (BEP)
ในช่วงกลางของค่า NS เส้นโค้งส่วนหัวจะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องเพื่อปิด และเส้นโค้งกำลังเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยจากการปิดเครื่องเป็น BEP เมื่อ NS มีค่าเกินประมาณ 5,000 ความชันของเส้นโค้งกำลังจะกลับด้าน โดยค่าสูงสุดอยู่ที่การปิด และส่วนโค้งของส่วนหัวจะสูงชันมาก โดยค่าการปิดจะมากกว่าค่า BEP สามเท่า (อย่าสตาร์ทคนเหล่านี้โดยปิดวาล์วปล่อย)
ที่มา
สำหรับผู้ที่ต้องการดูอนุพันธ์ของ NS มีดังต่อไปนี้ ฉันใช้สิ่งที่เรียกว่า "กฎหมายแบบจำลอง" หรือ "กฎหมายแบบจำลอง" หรือ "กฎหมายแฟคตอริ่ง" "กฎหมาย" นี้ใช้เมื่อนักออกแบบต้องการ "จำลอง" ปั๊มให้มีขนาดแตกต่างกัน
ผลลัพธ์คือความเร็วเฉพาะ เมื่อปั๊มตัวหนึ่งถูกจำลองจากอีกปั๊มหนึ่ง ปั๊มทั้งสองตัวจะมีความเร็วจำเพาะเท่ากัน
ทำให้มันไม่มีหน่วย
ว่ากันว่าความเร็วจำเพาะนั้นไม่มีหน่วย แต่ปกติแล้วไม่ใช่ ในสหรัฐอเมริกา ด้วยหน่วยข้างต้น จะไม่มีหน่วย มันสามารถทำให้ไม่มีหน่วยได้ โดยการแปลงความเร็วเป็นเรเดียน/วินาที ความจุเป็นลูกบาศก์ฟุต/วินาที และโดยการคูณส่วนหัวด้วยค่าคงตัวโน้มถ่วง "g"
ค่า NS บนกราฟเวิร์ธทิงตันเริ่มตั้งแต่ 500 ถึง 15,000 ค่าจะเป็นอย่างไรถ้าเราต้องแปลงเป็นตัวเลขที่ไม่มีหน่วย? เราต้องหาร N ด้วย 9.55 เพื่อแปลงเป็นเรเดียน/วินาที Q ต้องหารด้วย 449 เพื่อแปลงเป็น ft3/วินาที และ H ต้องคูณด้วย 32.2
มีความสำคัญต่อประสิทธิภาพสูงสุดที่เกิดขึ้นโดยที่ไม่มีหน่วยเป็น 1.0 หรือไม่? ฉันไม่รู้ แต่ดูเหมือนเป็นเรื่องบังเอิญที่มีความสุข
อ้างอิง
Stepanoff, AJ, Centrifugal and Axial Flow Pumps, John Wiley & Sons, New York, 1948
Stepanoff, AJ, Pumps and Blowers – Two-Phase Flow, John Wiley & Sons, New York, 1965
หมายเหตุ
โดยทั่วไปแล้ว เทอร์ไบน์ปฏิกิริยาเป็นเพียงปั๊มแรงเหวี่ยงที่วิ่งถอยหลัง โดยของเหลวถูกผลักไปข้างหลัง
ถ้าเป็นใบพัดแบบดูดคู่ ห้ามหารด้วย 2 ด้วยความเร็วเฉพาะของแรงดูด เราหารความจุด้วย 2 แต่ไม่ใช่สำหรับ (ดิสชาร์จ) ความเร็วเฉพาะ