Файл: Ден Г.Н. Механика потока в центробежных компрессорах.pdf

сечений, а по окружности оставались бы неизменными. При коэффи­

циенте расхода фг2 == 0,307 (а7 = 14°), примерно в 1,5 раза пре­ вышающем расчетное значение ср*2, поток заполняет всю ширину

сечения. Радиальная и окружная составляющие скорости при этом сравнительно мало изменяются по ширине Ь, однако по углу разворота улитки скорости изменяются: по мере увеличения угла Ѳ составляющие сг и си возрастают.

При меньших коэффициентах расхода срг2 картина течения

более сложная. Перед языком улитки уменьшение срг2 и а7 при­ водит к существенному уменьшению радиальной составляющей скорости сг у задней стенки (расположенной со стороны рабочего диска колеса) и появлению обратного радиального тока. На пред-

помпажном режиме (фг2 = 0,08; а7 Ä*3°) область обратного тока занимает всю ширину канала перед языком при Ѳ= 21°, причем наиболее интенсивные обратные токи наблюдаются около стенок. При Ѳ= 120° распределения радиальных составляющих ско­ рости сг слабо зависят от режима работы ступени. При измене­

нии фг2 в четыре раза среднее по ширине канала значение сг в этом сечении изменяется всего на 30%. Окружные составляю­ щие скорости при входе в улитку ни при каких условиях не ме­ няют знака. Распределения си по ширине сечений значительно более однородны, чем распределения сг-.

При фг2 < Фаз ( < * 7 < ссу) окружные составляющие скорости уменьшаются по мере удаления от языка и приближения к вы­ ходному сечению, т. е. по мере роста угла Ѳ. Осреднение радиаль­ ной составляющей скорости по ширине канала показало, что из­

менение режима работы колеса почти не влияет на сг при 40°~ < < Ѳ< 140° (в первой трети улитки). Наименьшее изменение сг перед улиткой вдоль окружности наблюдается при углах а7, близких к а7. Увеличение а7 вызывает нарастание средней п.о ширине канала величины сг по мере увеличения угла разворота Ѳ, причем наибольшие значения сг достигаются около выходного сечения улитки, при Ѳ 360°. При уменьшении а7 происходит снижение сг по мере увеличения угла Ѳ, причем сг < 0 около

выходного сечения. Отметим, что зависимость сг (Ѳ), полученная на основании опытных данных, не монотонна — при Ѳ= -90° и

Ѳ= 270° кривая ст(Ѳ) имеет минимумы, связанные с изменениями кривизны наружного обвода улитки R (Ѳ), очерченного четырьмя отрезками круговых дуг (обвод улитки был построен с помощью «конструкторского квадрата» — расчетный контур аппроксими­ рован дугами круга, сопряженными при 0 = 90, 180 и 270°).

Появление обратного радиального тока при Фа2 <3 фг2 харак­ терно для улиток, расположенных после колеса. Во время испы­ таний одного из нагнетателей было даже обнаружено, что обрат­

198

ный радиальный ток, появляющийся около выходного сечения такой улитки при малых производительностях, приводит к выносу горячего газа из нагнетания во всасывание через рабочее колесо. Машина при этом работала спокойно, и помпажные явления не наблюдались. Подобные явления известны также из практики вентиляторостроения.

Наименьшие изменения средней по ширине сечения окружной составляющей скорости си имеют место при расчетном режиме ра­ боты улитки ( « 7 сс7). При малых значениях а7 окружная состав­ ляющая скорости си максимальна около наименьших сечений

улитки и убывает при увеличении угла Ѳ. При а7 > а7 в первой половине входного сечения (Ѳя < 0 << 200°) происходит увели­

чение сивдоль угла разворота Ѳ, затем сипостепенно уменьшается. Средние по ширине сечения углы а (Ѳ), определенные по зна­ чениям сг (0) и си (Ѳ),_ изменяются вдоль угла .разворота каче­ ственно так же, как с> (0). Только в области расчетных значе­

ний а7 поток перед улиткой можно считать не зависящим от угла Ѳ. При нерасчетных режимах работы улитки круговая симметрия течения при входе в улитку отсутствует.

Результаты измерений распределений окружных составляю­ щих скоростей вдоль радиуса г, приведенные на рис. 7.4, показы­

вают, что при а7 л* а7 в плоскости симметрии улитки условие гси — const достаточно хорошо выполняется при 90° <3 0 < 360°, т. е. везде за исключением окрестностей языка улитки. При а7 > а7 в области 0 t> 200° произведение гси несколько возрастает вдоль

водит к уменьшению угла а 2 и увеличению срц2; окружная со­ ставляющая скорости за колесом имеет наибольшую величину при наименьшем расходе через ступень. При малых срг2 поступ­ ления газа в улитку недостаточно для поддержания постоян­ ства гси вдоль радиуса во всех сечениях улитки. Уменьшение величины гси вдоль радиуса в этом случае происходит не только из-за уменьшения момента количества движения вследствие потерь, но и из-за недостаточного количества газа в улитке, тогда как

величина гси вблизи колеса определяется режимом его работы и при малых фг2 оказывается наибольшей.

При больших значениях срг2 величина гси при входе в улитку отчасти задается колесом и поэтому оказывается меньшей, чем при расчетном режиме работы ступени. Так как при этом через улитку должен пройти объем газа, превышающий расчетный, то происходит возрастание гси вдоль радиуса. Интенсивность возра­

стания гси вдоль радиуса при а7 > а7 тем больше, чем больше угол 0. Следует подчеркнуть, что условие гси = idem вдоль

199

радиуса в области a q ^ a i практически выполняется и при отсут­ ствии круговой симметрии потока перед входом в улитку. Это же

ярежим работы ступени,

апроисходят в окрестностях выходного сечения улитки.

Течение в улитке, спроектированной в соответствии с уравне­ нием (7.5), качественно не отличается от течения в улитке, рассчи-

200

тайной по уравнению (7.4). В области языка размеры сечений

улиток, рассчитанных на одинаковые углы а£ по уравнениям (7.4) и (7.5), оказываются близкими, а около выхода из улитки при использовании уравнения (7.5) получаются меньшие размеры. Как показано ниже, различия в размерах выходных сечений вли­ яют на потери при нерасчетных режимах и максимальную пропуск­ ную способность улитки, однако структура потока в обоих слу­ чаях качественно одинакова. В улитке, рассчитанной по условию

Распределения скоростей по сечениям (рис* 7.5) показывают, что окружная составляющая си очень мало меняется по ширине сечений; по мере удаления от входа, т. е. при увеличении радиуса г распределения си по ширине сечений выравниваются. Радиальные составляющие скорости сг сильно изменяются по ширине улиток, причем во всех сечениях и при всех режимах работы у стенок имеются зоны обратных радиальных токов. Появление обратного радиального тока у той или иной стенки или же у обеих стенок одновременно определяется профилем скоростей при выходе из предшествующего элемента ступени— колеса или диффузора. Рас­

201