Безлопаточный диффузор

Движение воздуха в диффузорах

Воздух, выходящий из колеса компрессора, имеет высокую скорость, близкую к окружной. Направление абсолютной скорости на входе в безлопаточный диффузор .

В диффузоре кинетическая энергия его преобразуется в потенциальную энергию давления. Движение воздуха в диффузоре подобно движению воздуха в расширяющемся канале, в котором скорость уменьшается, а давление увеличивается.

Рассмотрим движение воздуха в щелевом (безлопаточном) диффузоре постоянной ширины, пренебрегая трением и изменением плотности воздуха (рис. 6.10).

Выделим бесконечно малую массу воздуха a-b-с-d, которая движется относительно центра колеса О на расстоянии со скоростью , которая изменяется от до . Проекции . Силы гидродинамического давления, действующие на боковые грани a-b и c-d равны, а силы, действующие на грани a-d и b-c, будут проходить через центр колеса О.

Рис. 6.10. Движение воздуха в щелевом диффузоре

Тогда, в соответствии с уравнением изменения момента количества движения, имеем , т.е. . Из уравнения расхода воздуха , где - ширина грани на радиусе , следует, что . Таким образом, движение воздуха по щелевому диффузору определяется уравнениями ; . Но тогда,

,

т. е. траекторией движения частицы воздуха будет логарифмическая спираль (рис. 6.10).

В действительности, под влиянием сил трения, траектории частиц воздуха отклоняются в сторону больших углов β. Однако влияние трения в основном сказывается у стенки, а в центральной части воздушного потока силы трения невелики. Поэтому можно считать, что ядро потока будет двигаться по траектории, близкой к логарифмической спирали.

В соответствии с уравнением расхода воздуха через кольцевое сечение , изменение скорости в щелевом диффузоре при будет равно . В случае и , получим , т. е. уменьшение скорости воздуха зависит от отношения наружного радиуса к внутреннему радиусу диффузора. Из этого

следует, что за счет увеличения отношения можно было бы пре

образовать в работу сжатия максимальное количество кинетической энергии . Однако этого не происходит, т.к. при увеличении длины диффузора возрастает работа трения. Увеличение же степени уширения диффузора за счет его ширины оказывается малоэффективным, т. к. поток в таком диффузоре склонен к отрыву от стенок. Поэтому щелевой диффузор выполняют обычно с параллельными или суживающимися (с углом 3…6˚) стенками. Уменьшение скорости в щелевом диффузоре получают не более чем в 1,3…1,6 раза и для полезной работы сжатия используется 50…60% изменения кинетической энергии .

Ширина безлопаточного диффузора на входе , где - относительный зазор между корпусом и торцами лопаток колеса, а ширина на выходе . При отсутствии лопаточного диффузора принимают , а при наличии его . Внешний диаметр безлопаточного диффузора . Относительный диаметр принимается . При наличии лопаточного диффузора . Плотность воздуха .

Дата добавления: 2014-10-17