Лопаточный диффузор центробежной машины



Лопаточный диффузор центробежной машины
Лопаточный диффузор центробежной машины
Лопаточный диффузор центробежной машины
Лопаточный диффузор центробежной машины
Лопаточный диффузор центробежной машины
Лопаточный диффузор центробежной машины
Лопаточный диффузор центробежной машины

 


Владельцы патента RU 2406880:

Закрытое акционерное общество "Научно-производственная фирма "Невинтермаш" (RU)

Изобретение может использоваться в центробежных ступенях машин, имеющих диффузор лопаточного типа. Изобретение уменьшает потери напора рабочей среды в диффузоре за счет оптимизации выходного угла лопаток. Рекомендуемое значение этого угла зависит от входного угла лопаток, отношения выходного радиуса диффузора к входному радиусу, а также от отношения входной ширины диффузора к выходной ширине. Потери напора уменьшаются благодаря тому, что рекомендованное значение выходного угла лопаток обеспечивает отсутствие поперечной неравномерности скорости рабочей среды в межлопаточных каналах диффузора. 4 ил.

 

Изобретение относится к энергетическим турбомашинам и может использоваться в лопаточных диффузорах центробежных компрессоров, нагнетателей, вентиляторов и насосов.

Известны лопаточные диффузоры, в которых выходной угол лопаток задается в зависимости от входного угла лопаток, а именно принимается больше последнего на 5…20° (с.160 в книге Селезнева К.П. и Галеркина Ю.Б. Центробежные компрессоры. Ленинград, Машиностроение, 1982). Недостатком таких диффузоров является большая неопределенность выходного угла лопаток: абсолютный диапазон этого угла составляет 15°, а относительный диапазон 68% (при среднестатистическом входном угле лопаток 17°).

Отмеченный недостаток частично устранен в лопаточных диффузорах, имеющих меньший рекомендуемый диапазон выходного угла лопаток. Известный лопаточный диффузор центробежной турбомашины (SU 1134795 A1, 15.01.1985) содержит торцевые стенки и расположенные между ними лопатки. Выходной угол лопаток составляет 90…100°, то есть абсолютный диапазон этого угла равен 10°, а относительный 9%.

Недостаток известного лопаточного диффузора заключается в повышенных потерях напора рабочей среды в диффузоре. Причина повышенных потерь - неоптимальность выходного угла лопаток, не обеспечивающего отсутствие поперечной неравномерности скорости рабочей среды в межлопаточных каналах.

Задачей настоящего изобретения является уменьшение потерь напора в лопаточном диффузоре путем задания такого выходного угла лопаток, который обеспечивает отсутствие поперечной неравномерности скорости рабочей среды в межлопаточных каналах.

Технический результат достигается тем, что в известном лопаточном диффузоре центробежной турбомашины, содержащем торцевые стенки и расположенные между ними лопатки, согласно изобретению выходной угол αвых лопаток определяется из уравнения ,

в котором

Rвых - выходной радиус диффузора;

Rвx - входной радиус диффузора;

bвх - входная ширина диффузора;

bвых - выходная ширина диффузора;

αвх - входной угол лопаток.

Данное изобретение в отличие от известных технических решений определяет выходной угол лопаток однозначно и учитывает зависимость этого угла от трех параметров диффузоров (Rвых/Rвx, bвх/bвых и αвх).

На фиг.1 изображен лопаточный диффузор центробежной турбомашины, меридиональный разрез; на фиг.2 - радиальный разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез А-А на фиг.1 при лопатках, не оказывающих воздействия на поток рабочей среды; на фиг.4 - разрез А-А на фиг.1 при нулевом угле изогнутости лопаток.

Лопаточный диффузор содержит торцевые стенки 1, 2 и расположенные между ними лопатки 3. Лопатки 3 изображены непрофилированными, но могут быть и профилированными, причем по любому закону. Лопатки 3 и торцевые стенки 1, 2 образуют диффузорные межлопаточные каналы 4. Выходной угол αвых лопаток 3 соответствует изобретению.

Лопаточный диффузор работает следующим образом.

Рабочая среда движется по межлопаточным каналам 4 в направлении от входной окружности 5 к выходной окружности 6. При этом, поскольку межлопаточные каналы 4 диффузорные, кинетическая энергия рабочей среды уменьшается, а давление рабочей среды в соответствии с законом Бернулли увеличивается. Движение среды по межлопаточным каналам 4 сопровождается потерями напора вследствие трения рабочей среды о лопатки 3 и внутренние поверхности 7 и 8 торцевых стенок 1 и 2.

Потери напора тем меньше, чем меньше поперечная неравномерность скорости рабочей среды в межлопаточных каналах 4. Благодаря тому что выходной угол αвых лопаток 3 соответствует изобретению, поперечной неравномерности скорости рабочей среды в межлопаточных каналах 4 нет. Этим обеспечивается минимум потерь напора. То, что изобретение обеспечивает отсутствие поперечной неравномерности скорости, объясняется следующим.

Характер изменения скорости рабочей среды поперек межлопаточного канала лопаточного диффузора зависит от двух факторов: а) от угла изогнутости межлопаточного канала, или, что то же самое, от угла и изогнутости лопаток; б) от разности (αвых -), где - поточный угол на выходе из диффузора, соответствующий таким лопаткам, которые не оказывают воздействия на поток рабочей среды, то есть соответствует отсутствию лопаток. При этом согласно общеизвестным данным гидравлики и промышленной аэродинамики угол и обусловливает увеличение скорости рабочей среды поперек канала в направлении к центру кривизны канала (фиг.3). Согласно данным исследований лопаточных диффузоров разность (αвых -) обусловливает увеличение скорости в противоположном направлении (фиг.4). Отсюда следует условие отсутствия поперечной неравномерности скорости рабочей среды в межлопаточных каналах лопаточного диффузора:

На основании формулы 3.42 в книге Рис В.Ф. Центробежные компрессорные машины. Ленинград, Машиностроение, 1982

и, следовательно, (1) приобретает вид

Фигурирующий здесь угол υ, не являясь свободным параметром диффузора зависит от других его параметров. Связь с независимыми параметрами диффузора можно установить по фиг.2.

Из треугольника ОВС по теореме синусов

Из фиг.2:

OC=Rвых

OB=Rвх

β=δ+αвх=90о-0.5υ+αвх

γ=δ-αвых=90о-0.5υ-αвых

Подставляя эти равенства в (3), имеем

Из (2)

Подстановка

этого выражения в (4) и элементарные алгебраические преобразования дают уравнение

,

которое и фигурирует в изобретении.

Лопаточный диффузор центробежной турбомашины, содержащий торцевые стенки и расположенные между ними лопатки, отличающийся тем, что выходной угол αвых лопаток определяется из уравнения

в котором Rвых - выходной радиус диффузора;
Rвx - входной радиус диффузора;
bвх - входная ширина диффузора;
bвых - выходная ширина диффузора;
αвх - входной угол лопаток.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности при добыче нефти центробежными насосами. .

Изобретение относится к области насосостроения, в частности насосам для добычи нефти из скважин. .

Изобретение относится к области насосостроения и, прежде всего, к многоступенчатым насосам, используемым для добычи нефти из скважин и для подачи воды в продуктивный нефтеносный пласт для поддержания и повышения в нем пластового давления.

Изобретение относится к центробежным компрессорам для турбонагнетателей отработанных газов и обеспечивает повышение давления сжатия и надежности работы при спиральном наддуве воздуха в турбонагнетатель.

Изобретение относится к туннельным вентиляторам, устанавливаемым в воздуховодах для транспортировки воздуха, и обеспечивает при своей работе достижение более высокого давления в воздуховоде и снижение уровня шума.

Изобретение относится к области насосостроения, в частности к многоступенчатым центробежным насосам. .

Изобретение относится к машиностроению и может использоваться для перекачивания нефтепродуктов, имеющих температуру до +200°С. .

Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано при создании центробежных насосов, предназначенных для добычи нефти и других жидкостей с высоким содержанием абразивных частиц.

Изобретение относится к области насосостроения, более конкретно - к центробежным погружным насосам с ограниченными диаметральными размерами, а в частности к их рабочим органам.

Изобретение относится к области насосостроения и прежде всего к многоступенчатым насосам, используемым для добычи нефти из скважин и для подачи воды в продуктивный нефтеносный пласт для поддержания и повышения в нем пластового давления.

Изобретение относится к области насосостроения, и прежде всего к многоступенчатым насосам, используемым для добычи нефти из скважин и для подачи воды в продуктивный нефтеносный пласт для поддержания и повышения в нем пластового давления

Изобретение относится к энергетическим турбомашинам и может найти применение в центробежных компрессорах, предназначенных для обеспечения широкого диапазона производительностей сжимаемого газа

Изобретение относится к многоступенчатым насосам, используемым для добычи нефти из скважин и для подачи воды в продуктивный нефтеносный пласт для поддержания и повышения в нем пластового давления

Изобретение относится к области гидромашиностроения и может быть применено в многоступенчатых центробежных насосах, особенно малошумных, к которым предъявляются повышенные требования по минимизации турбулентности потока и компактности конструкции

Изобретение относится к центробежному насосу, содержащему множество каналов, по меньшей мере один элемент которых имеет один или более неосесимметричных контуров каналов, образованных по меньшей мере частично лопастями или лопатками неравной высоты, и способы изготовления и применения таких насосов для перекачивания текучих сред, например в и из буровых скважин (стволов скважин), хотя изобретение применимо к насосам, сконструированным для любого предполагаемого использования, включая, но не ограничиваясь так называемыми работами по транспортировке текучих сред на поверхность

Изобретение относится к насосостроению, а именно к конструкциям центробежных насосов

Изобретение относится к насосостроению, к конструкциям направляющих аппаратов преимущественно, крупных центробежных нефтяных магистральных насосов

Изобретение относится к насосостроению, а именно к корпусам центробежных насосов с двухвитковыми отводами

Изобретение относится к насосостроению

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при создании пульповых центробежных насосов, предназначенных для перекачки рудных пульп на горно-обогатительных комбинатах
Наверх