比速度与设计指南 — 设计范围外的运行与注意事项
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比速度与设计指南 — 设计范围外的运行与注意事项
比速度范围外的设计
在推荐范围外设计比速度会怎样？
效率会大幅下降。例如比速度100以下的极低比速度离心泵，盘摩擦损失会达到水力功的同等水平，效率仅保持在30～50%
那种情况下应该怎么办？
考虑设计变更选项。
| 问题 | 对策 |
|---|---|
| 比速度过低 | 多级化、转速提高、直径减小 |
| 比速度过高 | 多进口、转速降低、直径增大 |
| 型式不匹配 | 离心→斜流→轴流的型式更换 |
CFD确认的非设计点运行行为
用CFD确认非设计点性能时的要点是什么？
关闭运行也要用CFD计算吗？
这对安全评估很重要。当阀门关闭而泵继续转动时，液体温度会急速上升。用CFD求内部再循环的功率，估算温度上升率。
$$ \Delta T = \frac{P_{recirculation}}{\rho c_p Q_{leakage}} $$
单位制的注意事项
比速度的单位制因文献而异，让人困惑。
| 单位制 | $N$ | $Q$ | $H$ | 日本惯例值例 |
|---|---|---|---|---|
| 日本惯例 | rpm | $m^3/min$ | m | $N_s = 200$ |
| SI（欧洲） | rpm | $m^3/s$ | m | $n_q = 26$ |
| 美国惯例 | rpm | US gpm | ft | $N_s = 1032$ |
| 无量纲 | rad/s | $m^3/s$ | J/kg | $\omega_s = 0.54$ |
同一泵在不同单位制中数值完全不同，所以比较论文或产品目录数据时一定要确认单位制。
Coffee Break 杂谈
比速度Ns的计算值与设计规格不符——单位制和基准流量定义错误
比速度Ns计算中"用CFD结果算出的Ns与设计规格书中的Ns不符"的问题，大多是单位制不一致造成的。Ns有"工程单位式（Ns=N*sqrt(Q)/H^(3/4)）"和"SI无量纲形式"两种，系数完全不同（水的情况转换系数约为4.46）。日本旧JIS标准基于Ns单位制，而欧美的SI无量纲式与其相差10倍以上。设计规格书中的Ns值采用的是哪种定义是第一步要确认的。另外，"流量Q"的定义——全流量还是单个叶列通过流量——也会有差异（多级泵的情况）。从CFD结果计算Ns时，必须明确标注入口全压、出口全压、质量流量和转速，统一设计团队对公式分子分母中各变量的定义，这是实务中防止问题的铁则。
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