Spezifische Drehzahl

Die spezifische Drehzahl (Formelzeichen $ n_{\rm {q}} $^[1] oder $ n_{\rm {s}} $^[2]) einer Strömungsmaschine (Turbine, Kreiselpumpe, Laufrad) ist diejenige gedachte Drehzahl, bei der eine geometrisch ähnliche Maschine mit einer hydraulischen Fallhöhe oder Förderhöhe von 1 Meter bei einem Durchfluss (Volumenstrom) von 1 Kubikmeter pro Sekunde ihren besten Wirkungsgrad hat.

Definition

Die spezifische Drehzahl errechnet sich gemäß:

$ n_{\rm {q}}=n\cdot {\sqrt {\frac {{\frac {Q}{Q}}_{\rm {q}}}{\sqrt {\left({\frac {H}{H}}_{\rm {q}}\right)^{3}}}}} $

mit

$ n_{\rm {q}} $=spezifische Drehzahl in 1/min

$ n $=Drehzahl in 1/min

$ Q $=Volumenstrom in m³/s

$ Q{\rm {q}} $=Referenzvolumenstrom: 1 m³/s

$ H $=Fallhöhe bzw. Förderhöhe in m

$ H{\rm {q}} $=Referenzfall- bzw. -förderhöhe: 1 m.

Das heißt zur Berechnung verwendet man dimensionslose bzw. normierte Werte im Zähler und im Nenner.

Die ursprüngliche, nicht dimensionsechte Form der Definition (Zahlenwertgleichung) mit alten Einheiten, die zur Zeit ihrer Entstehung galten, wurde von Rudolf Camerer im Jahr 1902 aufgestellt:

$ n_{\rm {q}}=n\cdot {\sqrt {\frac {Q}{\sqrt {H^{3}}}}} $

Anwendung

Die spezifische Drehzahl dient zur Auslegung von Turbinen und Pumpen. Für verschiedene Arten von Laufrädern sind verschiedene spezifische Drehzahlen typisch:

• für Turbinen steigen sie von der Pelton- über die Francis- zur Kaplan-Turbine hin an,
• für Pumpen steigen sie über die Verdränger-, Seitenkanal- sowie die Radial- und Axialpumpe an.

Sonstiges

Es gibt auch eine anders definierte spezifische Drehzahl bei Elektromotoren.

Siehe auch

• Laufzahl

Einzelnachweise

Literatur

• DIN 24260, DIN EN 12723, DIN EN ISO 17769
• Zhengji Zhan: Freistrahlturbinen: Hydromechanik und Auslegung

Weblinks

• Universal-Lexikon: spezifische Drehzahl
• Freistrahlturbinen: Hydromechanik und Auslegung von Zhengji Zhang