Лопаточный диффузор центробежной турбомашины Советский патент 1992 года по МПК F04D29/44 

Изобретение относится к энергетическим турбомашинам и может использоваться в центробежных компрессорах, нагнетателях, вентиляторах и насосах.

Известны лопаточные диффузоры центробежных турбомашин, имеющие постоянный по радиусу угол расположения друг к другу внутренних поверхностей торцовых стенок.

Недостаток таких лопаточных диффузоров заключается в больших потерях напора.

Известен также лопаточный диффузор, угол расположения внутренних поверхностей торцовых стенок которого изменяется по радиусу. Известный лопаточный диффузор центробежной турбомашины содержит две торцовые стенки и расположенные между ними лопатки. При этом потери напора меньше, чем при постоянном угле расположения внутренних поверхностей торцовых стенок.

Недостатком известного лопаточного диффузора является то, что потери напора в нем все же значительны неоптимальности местных значений угла расхождения внутренних поверхностей торцовых стенок.

Цель изобретения -уменьшение потерь напора.

На фиг. 1 изображен лопаточный диффузор центробежной турбомашины, меридиональный разрез; на фиг, 2 - радиальный разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 2,

Лопаточный диффузор содержит две торцовые Стенки 1 и 2 и лопатки 3. Лопатки 3 расположены между cfenKaMH 1 и 2 и образуют межлопаточные каналы 4. Внутренние поверхности 5 и 6 торцовых стенок 1 и 2 расходятся под углом у, изменяющимся по радиусу R.

Текущие значения угла у определяются зависимостью

Х|

у 2 arctg x

- х jjjbjjtg (1,5-3° ) - b tg (ом/2 )

a

где ft текущий угол раскрытия межлопаточного канала А в радиальной плоскости;

/Ji - текущий угол между средней линией 0-0 межлопаточного канала 4 в радиальной плоскости и касательной С-С . окружности;

а -текущая ширина межлопаточного канала А в радиальной пло огти;

b - текущее расстояние между внутренними поверхностями 5 и б торцовых стенок 1 и 2.

Диффузор работает спедующим образом.

Рабочая среда, направляемая лопатками 3 и внутренними поверхностями 5 и б торцовых стенок 1 и 2, движется по межлопаточным каналам 4 диффузора в направлении продольных координат X межлопаточных каналов 4, При этом вследствие диффузорности каналов 4 скорость рабочей среды по мере движения ее по диф- фуз ;ру уменьшается, а давление в соотве - ствии с законом Бернулли увеличивается. Движение рабочей срэды по каналам 4 сопровождается потерями напора из-за трения о лопатки 3 и поверхности 5 и 6 торцовых стенок 1 и 2, а также из-за вихре- образования.

Благодаря тому, что значения угла у удовлетворяют указанной зависимости, потери напора в межлопаточных каналах 4 и. следовательно, в диффузоре минимальны. Это объясняется следующим.

Межлопаточные каналы лопаточного диффузора представляют собой прямые или, как это изображено на фиг 2, слабоизогнутые диффузоры. Потери напора в таких диффузорах при прочих равных

условиях (одинаковых отношениях площа- дел выходного и входного сечений п, числа Рейнс;;ьдса Re, форме сечения и т.д.) зависят в значительной степени от угла раскрытая.

Указанная зависимость обеспечивает оптимальные текущие значения угла крьр-ия а межлопаточных каналов, под которыми понимается средняя величина

между аг , определяемая по формуле

a 2srctg-jj dF/dX,

где F и U текущие значения соответственно площади и периметра сечения межлопаточного канала.

Формула изобретения Лопаточный диффузор центробежной турбомзшины, содержащий торцоЕше стенки и расположенные между ними с образованием межлопаточных каналов лопатки, причем внутренние поверхности стенок расходится в меридиональном сечении под углом изменяющимся по радиусу, отличающийся тем, что, с целью уменьшения

потерь напора, угол у расположения внутренних поверхностей стенок определяется из следующей зависимости;

У tgl-a + b ) tg ( 1.5 - 3° ) -JrrgjjVaj

a sin pi

где а - текущий угол раскрытия межлопаточного канала в радиальной плоскости; - текущий угол между средней линией межлопаточного канала в радиальной плоскости и касательной к окружности;

а - текущая ширина межлопаточного канала в радиальной плоскости;

b - текущее расстояние между внутрен

ними поверхностями торцовых стекок.

А

Фив.1

6

Изобретение относится к энергетическим турбомашинам и может использоваться в центробежных компрессорах, нагнетателях, вентиляторах и насосах. Целью изобретения является уменьшение потерь напора за счет оптимизации средних углов раскрытия межлопаточных каналов. Цель достигается тем, что в диффузоре, в котором внутренние поверхности торцовых стенок расходятся под углом у, изменяющимся по радиусу, значения угла у расположения внутренних поверхностей°торцовых стенок определяются из предложенной зависимости. 4 ил.

(Развернуто на плоскость

4

б 1

X

Фю.З

2

иг.4