Выходное устройство центробежной турбомашины

 

Изобретение относится к турбомашинам, касается конструкций выходных устройств центробежных турбомашин и является усовершенствованием изобретения по авт.св. N1170194. С целью повышения КПД путем уменьшения гидравлических потерь профиль ребра в нормальных сечениях описывается степенным уравнением Y=X<SB POS="POST">N</SB>, где N=TG(90°-Α/2)

Α - угол между радиусами, соединяющими центры и входные кромки выходного патрубка, при этом ось Y совпадает с одним из этих радиусов, а начало координат совмещено с точкой пересечения оси Y и внутренней стенки сборной камеры. Такое выполнение ребра обеспечивает оптимальную форму направляющей криволинейной поверхности ребра, что приводит к уменьшению потерь, вызванных вихреобразованием и отрывом потока. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 F 04 D 29/44

СПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCROMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

llO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (61) 1170194 (2!) 4398167/25-29 (22) 28.03.88 (46) 15.01.90. Бюл. ¹ 2 (71) Всесоюзный науч но-исследова гельский и конструкторско-технологический институт компрессорного машиностроения им. М. В. Фрунзе (72) Н. В. Малик, Ю. С. Зинченко, С. В. Назаренко и О. Л. Стегно (53) 621.671 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1170194, кл. F 04 D 29/44, 1983. (54) ВЫХОДНОЕ УСТРОЙСТВО ЦЕНТРОБЕЖНОЙ ТУРБОМАШИНЫ (57) Изобретение относится к турбомашинам, касается конструкций выходных устИзобретение относится к турбома ш и ностроению.

Цель изобретения — повышение КПД путем уменьшения гидравлических потерь.

На фиг. 1 изображено предлагаемое выходное устройство, продольный разрез; на фиг. 2 — разрез А — А на фиг. 1; на фиг. 3— схема построения направляющей криволинейной поверхности разделительного ребра; на фиг. 4 — сравнительная характеристика потоков с направляющей, построенной по закону изменения степенной функции (кривая б) и с направляющей, построенной для известного устройства.

Выходное устройство центробежной турбомашины содержит диффузор 1, сообщенную с ним кольцевую сборную камеру 2 с разделительным ребром 3, имеющим выходную кромку 4 и выходной патрубок 5 с входной кромкой 6, при этом разделительное ребро 3 в своих нормальных сечениях выпол„„SU„„1536069 А 2

2 ройств центробежных турбомашин и является усовершенствованием изобретения по авт. св. № 1170194. С целью и эвышения

КПД путем уменьшения гидравлических потерь профиль ребра в нормальных сечениях описывается степенным уравнением y=x", где и= — tg(90 — я/2); х — угол между радиусами, соединяющими центры и входные кромки выходного патрубка, при этом ось у совпадает с одним из этих радиусов, а начало координат совмещенО с точкой пересечения оси у и внутренней стенки сборной камеры. Такое выполнение ребра обеспечивает оптимальную форму направляющей криволинейной поверхности ребра, что приводит к уменьшеник1 потерь, вызванных вихреобразованием и .—:;,ü :.âîì потока. 4 ил. неHD криволинейным с кривизной, уменьшающейся в направлении выхода, а входная кромка 7 ребра 3 совмещена с входной кромкой патрубка 5. Г1рофи1ь ребра 3 в нормальных сечениях описывается степенным уравнением у=х", где n=tg(90- я/2). я — угол между радиусами, соединяющими центры и входные кромки выходного патрубка 5, при этом ось у совпадает с одним из этих радиусов, а начало кординат о совмещено с точкой пересечения оси у и внутренней поверхности сборной камеры 2.

Устройство работаеT следующим образом.

Выходящ.й из диффузора 1 поток делится на две ас;i;. Небольп:ая часть попада ет непосредственно в патрубок 5. Основная часть, изменяя направление и плавно огибая стенку и боковую кромку разделительного криволинейного ребра 3, входит в коль1536069 з цевую сборную камеру 2, из которой, направляясь ребром 3, попадает в патрубок 5.

Разделительное ребро 3 с направляющей, построенной по закону изменения степенной функции (кривая б, фиг. 4), в отличие от направляющей, построенной для известного устройства (кривая а, фиг. 4), позволяет создать более благоприятные условия для выхода потока в нагнетательный патрубок. Это объясняется тем, что в зоне 10 малых диаметров сборной камеры, где скорость потока относительно низкая, а давление несколько превышает Р., разделительное ребро с направляющей по типу б позволяет получить большее значение тангенциальной составляющей окружной скорости потока (фиг. 4), т.е. увеличить скорость течения потока по криволинейной рабочей поверхности разделительного ребра на участке 1 — 2 кривой б. Таким образом может быть обеспечен дополнительный подпор потока за 2О счет увеличения кинетической энергии частиц газа, движущихся по участку 1 — 2 разделительного ребра, который находится под нагнетательным патрубком.

Разложение окружной скорости потока на составляющие проведено на диаметре

0 (D1(0.), который определяет величи ну. этой скорости. При векторном сложении имеем: V +V„ =V,+V„=V, где V, и V тангенциальные составляющие окружной ско- 30 рости потока в точках, принадлежащих кривым а и б соответственно (проведены по касательной к теоретическому профилю направляющей), V,, è V„нормальные составляющие в тех же точках. Вследствие более пологого подъема кривой б на участке ! — -2 10 сравнению с аналогичным участком

1 — 2 кривой а для всех точек этих участков имеем: V,)V, и V„(V„.

Кривизна участков 2 — 3 кривой а и

2 — 3 кривой б не оказывает существенного влияния на условия вытеснения потока в нагнетательный патрубок вследствие винтообразного характера течения потока в сборной камере. Поток в своем течении не огибает направляющую, а закручивается по криволинейным образующим и вытесняется в нагнетательный патрубок.

Таким образом, обеспечивая приращение энергии потока на участке 1 — 2 кривой б по сравнению с аналогичным участком

1 — 2 кривой а, получаем дополнительный напор, что позволяет повысить давление нагнетания при прочих равных условиях.

Следовательно, эффективность устройства центробежной ту.рбома шины с разделительным ребром, у которого направляющая построена по закону изменения степенной функции выше. Предлагаемое конструктивное выполнение разделительного ребра выход ного устройства обеспечивает оптимальную форму направляющей криволинейной рабочей поверхности разделительного ребра, что приводит к уменьшению потерь, вызванных вихреобразованием и отрывом потока.

Формула изобретения

Выходное устройство центробежной турбомашины по авт. св. М 1170194, отличаюи!ееся тем, что, с целью повышения КПД путем уменьшения гидравлических потерь, профиль ребра в нормальных сечениях описывается степенным уравнением у=-х", где

n==tg(90 — я/2), n — угол между радиусами, соединяющими центры и входные кромки выходного патрубка, при этом ось у совпадает с одним из этих радиусов, а начало координат совмещено с точкой пересечения оси у и внутренней поверхности сборной камеры.

1536069

1536069

Составитель A. Толстов

Редактор T. Парфенова Техред И. Верес Корректор М. Самборская

Заказ 93 Тираж 494 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина. 101