相似定律 (Affinity Laws)

Definition

风机/水泵在不同转速/叶轮直径下的相似换算关系：

Q₂ / Q₁ = (n₂ / n₁) × (D₂ / D₁)³
p₂ / p₁ = (n₂ / n₁)² × (D₂ / D₁)²
P₂ / P₁ = (n₂ / n₁)³ × (D₂ / D₁)⁵

其中 n 转速，D 叶轮直径。

变工况（仅转速变化）简化：

Q ∝ n,   p/H ∝ n²,   P ∝ n³

Application

变频节能的物理基础：

• 流量降到 60% → 功率降到 21.6%
• 流量降到 50% → 功率降到 12.5%
• 流量降到 25% → 功率降到 1.6%

应用场景：

1. 风机/水泵选型：从厂商样本曲线推断其他转速点
2. 变频改造能效评估：用当前转速 vs 设计转速预测节能比例
3. 设备降容/增容：更换叶轮或调整转速
4. 不同直径风机换算：从原型机数据推断系列机型

与管路特性的关系

设备工作点 = 风机 H-Q 曲线 ∩ 管路阻力曲线。

变转速时设备曲线变化：

• H-Q 曲线：沿 (Q, H) 平面整体移动
• P-Q 曲线：沿 (Q, P) 平面整体移动

管路曲线不变，因此工作点改变 → 流量与压头同时变化。

Referenced In

k03 k08 k16

Notes

相似定律是输配系统变频节能的理论基础。研发中所有”变频节能”宣传数字的物理来源都是 P ∝ n³。