比速度とは

What
比速度(specific speed)って何?

比速度とは、ある水車を幾何学的相似に保ったまま縮小した仮想水車が、1mの落差で1kW出力するときの回転速度。

水車によって形状や大きさが異なりますので、能力を比較するために、条件が割り当てられています。

比速度の計算式

Ns=N×√Pt/H×√√H  
Ns:比速度【m・kW】
N:水車の回転速度【/min】
Pt:水車タービンの出力【kW】
H:有効落差【m】

比速度が速いメリット   

①水車を小型にすることができる。

Why?
比速度が速いということは、水車の回転速度が速い。 
(上記の比速度の計算式より。) 

その理由としては、慣性モーメントが小さいためである。
(慣性モーメントは、水車の半径の二乗に比例する。)

慣性モーメントが小さくなれば、水車を小型にすることができる。  
 

②設備費を節減できる

Why?
水車を小型にすることで、副次的に建屋も小さくすることができ、設備費や建設費を節減することができる。

比速度が速いデメリット

①キャビテーションが生じやすくなります。 

Why?
水車の種類によって、限界比速度が決められています。この比速度を超えると、キャビテーションが生じてしまいます。

②軸の機械的応力増加

Why?
回転速度が速くなることで、軸に働くトルクが増加します。
そのため、軸の機械的強度を高める必要がありますので、コスト増に繋がります。