RU2406880C2 - Blade diffuser of centrifugal machine - Google Patents

Blade diffuser of centrifugal machine Download PDF

Info

Publication number
RU2406880C2
RU2406880C2 RU2009103489/06A RU2009103489A RU2406880C2 RU 2406880 C2 RU2406880 C2 RU 2406880C2 RU 2009103489/06 A RU2009103489/06 A RU 2009103489/06A RU 2009103489 A RU2009103489 A RU 2009103489A RU 2406880 C2 RU2406880 C2 RU 2406880C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
diffuser
angle
blades
output
working medium
Prior art date
Application number
RU2009103489/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2009103489A (en
Inventor
Лев Константинович Чернявский (RU)
Лев Константинович Чернявский
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Научно-производственная фирма "Невинтермаш"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "Научно-производственная фирма "Невинтермаш" filed Critical Закрытое акционерное общество "Научно-производственная фирма "Невинтермаш"
Priority to RU2009103489/06A priority Critical patent/RU2406880C2/en
Publication of RU2009103489A publication Critical patent/RU2009103489A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2406880C2 publication Critical patent/RU2406880C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: recommended value of this angle depends on lead angle of blades, on output radius of diffuser and input radius ratio, and also on input width of diffuser and output width ratio. Loss of head decreases, because recommended value of output angle of blades ensures absence of cross non-uniformity of rate of working medium in between-blade channels of the diffuser.
EFFECT: decrease of working medium loss of head in diffuser due to optimisation of output angle of blades.
4 dwg

Description

Изобретение относится к энергетическим турбомашинам и может использоваться в лопаточных диффузорах центробежных компрессоров, нагнетателей, вентиляторов и насосов.The invention relates to energy turbomachines and can be used in scapular diffusers of centrifugal compressors, blowers, fans and pumps.

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°).Vane diffusers are known in which the output angle of the blades is set depending on the input angle of the blades, namely, it is taken 5 ... 20 ° more than the last (p. 160 in the book of Seleznev KP and Galerkin Yu.B. Centrifugal compressors. Leningrad, Mechanical Engineering , 1982). The disadvantage of such diffusers is the large uncertainty of the outlet angle of the blades: the absolute range of this angle is 15 °, and the relative range is 68% (with an average input angle of the blades 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%.The noted drawback is partially eliminated in the blade diffusers having a smaller recommended range of the outlet angle of the blades. The known blade diffuser of a centrifugal turbomachine (SU 1134795 A1, 01/15/1985) contains end walls and vanes located between them. The output angle of the blades is 90 ... 100 °, that is, the absolute range of this angle is 10 °, and the relative 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.A disadvantage of the known blade diffuser is the increased pressure loss of the working medium in the diffuser. The reason for the increased losses is the non-optimal output angle of the blades, which does not ensure the absence of transverse unevenness of the speed of the working medium in the interscapular channels.

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.The objective of the present invention is to reduce the pressure loss in the blade diffuser by setting such an outlet angle of the blades, which ensures the absence of transverse unevenness of the speed of the working medium in the interscapular channels.

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

Figure 00000001
Figure 00000002
,Technical result is achieved by that in the known centrifugal bladed diffuser turbomachine comprising end walls and the vanes extending therebetween, according to the invention the exit angle α O vanes is determined from the equation
Figure 00000001
Figure 00000002
,

в которомwherein

Rвых - выходной радиус диффузора;R o - the output radius of the diffuser;

Rвx - входной радиус диффузора;R in - the input radius of the diffuser;

bвх - входная ширина диффузора;b in - input width of the diffuser;

bвых - выходная ширина диффузора;b o - output width of the diffuser;

αвх - входной угол лопаток.α I - the input angle of the blades.

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).The present invention, unlike the prior art determines the output angle of the blades and allows for uniquely angle dependence of the three parameters diffusers (R O / R Bx, b Rin / b and α O Rin).

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.Figure 1 shows the scapular diffuser of a centrifugal turbomachine, a meridional section; figure 2 is a radial section aa in figure 1; figure 3 - section aa in figure 1 with blades that do not affect the flow of the working medium; figure 4 is a section aa in figure 1 with a zero angle of curvature of the blades.

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.The spatula diffuser contains end walls 1, 2 and vanes 3 located between them. The vanes 3 are depicted as non-profiled, but can also be profiled, according to any law. The blades 3 and the end walls 1, 2 interblade channels form a diffuser 4. The output angle α blades O 3 corresponds to the invention.

Лопаточный диффузор работает следующим образом.Spatula diffuser operates as follows.

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.The working medium moves along the interscapular channels 4 in the direction from the input circle 5 to the output circle 6. Moreover, since the interscapular channels 4 are diffuser, the kinetic energy of the working medium decreases, and the pressure of the working medium in accordance with Bernoulli’s law increases. The movement of the medium along the interscapular channels 4 is accompanied by pressure losses due to the friction of the working medium on the blades 3 and the inner surfaces 7 and 8 of the end walls 1 and 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.The pressure loss is less, the smaller the transverse unevenness of the speed of the working medium in the interscapular channels 4. Due to the fact that the output angle α of the outgoing blades 3 corresponds to the invention, there is no transverse unevenness of the speed of the working medium in the interscapular channels 4. This ensures a minimum pressure loss. The fact that the invention ensures the absence of lateral velocity unevenness is explained as follows.

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 -

Figure 00000003
), где
Figure 00000004
- 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 -
Figure 00000004
) обусловливает увеличение скорости в противоположном направлении (фиг.4). Отсюда следует условие отсутствия поперечной неравномерности скорости рабочей среды в межлопаточных каналах лопаточного диффузора:The nature of the change in the speed of the working medium across the interscapular channel of the scapular diffuser depends on two factors: a) on the angle of curvature of the interscapular channel, or, which is the same thing, on the angle and curvature of the blades; b) the difference (α out -
Figure 00000003
), where
Figure 00000004
- the flow angle at the outlet of the diffuser, corresponding to such blades that do not affect the flow of the working medium, that is, corresponds to the absence of blades. Moreover, according to well-known data of hydraulics and industrial aerodynamics, the angle and causes an increase in the speed of the working medium across the channel in the direction to the center of curvature of the channel (Fig. 3). According to studies of blade diffusers, the difference (α out -
Figure 00000004
) causes an increase in speed in the opposite direction (figure 4). This implies the condition for the absence of transverse unevenness of the speed of the working medium in the interscapular channels of the blade diffuser:

Figure 00000005
Figure 00000005

На основании формулы 3.42 в книге Рис В.Ф. Центробежные компрессорные машины. Ленинград, Машиностроение, 1982Based on the formula 3.42 in the book Rice V.F. Centrifugal compressor machines. Leningrad, Mechanical Engineering, 1982

Figure 00000006
Figure 00000001
Figure 00000006
Figure 00000001

и, следовательно, (1) приобретает видand, therefore, (1) takes the form

Figure 00000007
Figure 00000007

Фигурирующий здесь угол υ, не являясь свободным параметром диффузора зависит от других его параметров. Связь с независимыми параметрами диффузора можно установить по фиг.2.The angle υ that appears here, not being a free parameter of the diffuser, depends on its other parameters. Communication with the independent parameters of the diffuser can be set in figure 2.

Из треугольника ОВС по теореме синусовFrom the OVS triangle by the sine theorem

Figure 00000008
Figure 00000008

Из фиг.2:From figure 2:

OC=Rвых OC = R out

OB=Rвх OB = R I

β=δ+αвх=90о-0.5υ+αвх β = δ + α in = 90 o -0.5υ + α in

γ=δ-αвых=90о-0.5υ-αвых γ = δ-α out = 90 o -0.5υ-α out

Подставляя эти равенства в (3), имеемSubstituting these equalities into (3), we have

Figure 00000009
Figure 00000009

Из (2)From (2)

Figure 00000010
Figure 00000010

Подстановка Substitution

этого выражения в (4) и элементарные алгебраические преобразования дают уравнениеthis expression in (4) and elementary algebraic transformations give the equation

Figure 00000002
,
Figure 00000002
,

которое и фигурирует в изобретении.which appears in the invention.

Claims (1)

Лопаточный диффузор центробежной турбомашины, содержащий торцевые стенки и расположенные между ними лопатки, отличающийся тем, что выходной угол αвых лопаток определяется из уравнения
Figure 00000011

в котором Rвых - выходной радиус диффузора;
Rвx - входной радиус диффузора;
bвх - входная ширина диффузора;
bвых - выходная ширина диффузора;
αвх - входной угол лопаток.
Vaned diffuser centrifugal turbomachine comprising end walls and disposed between the blade, characterized in that the exit angle α O vanes is determined from the equation
Figure 00000011

in which R o - the output radius of the diffuser;
R in - the input radius of the diffuser;
b in - input width of the diffuser;
b o - output width of the diffuser;
α I - the input angle of the blades.
RU2009103489/06A 2009-02-02 2009-02-02 Blade diffuser of centrifugal machine RU2406880C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009103489/06A RU2406880C2 (en) 2009-02-02 2009-02-02 Blade diffuser of centrifugal machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009103489/06A RU2406880C2 (en) 2009-02-02 2009-02-02 Blade diffuser of centrifugal machine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009103489A RU2009103489A (en) 2010-08-10
RU2406880C2 true RU2406880C2 (en) 2010-12-20

Family

ID=42698697

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009103489/06A RU2406880C2 (en) 2009-02-02 2009-02-02 Blade diffuser of centrifugal machine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2406880C2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009103489A (en) 2010-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9222485B2 (en) Centrifugal compressor diffuser
RU2707019C2 (en) Gas turbine engine rotor blade
RU2581686C2 (en) Radial diffuser blade for centrifugal compressors
US20130309082A1 (en) Centrifugal turbomachine
EP3056741A1 (en) Impeller and rotary machine provided with same
JP4888436B2 (en) Centrifugal compressor, its impeller and its operating method
US10494927B2 (en) Turbine arrangement
US20140356127A1 (en) Method and pump for pumping highly viscous fluids
RU2579525C1 (en) Radial impeller grating of centrifugal stage
US10655471B2 (en) Turbine and gas turbine
RU2406880C2 (en) Blade diffuser of centrifugal machine
RU2646984C1 (en) Radial impeller grate of centrifugal wheel
RU2696921C1 (en) Blade grid of centrifugal turbomachine
US10670044B2 (en) Axial impeller and fan having such an axial impeller
RU2403455C1 (en) Blade system of centrifugal wheel
RU2631846C1 (en) Radial blade diffuser of centrifugal compressor
CN116194675A (en) Flow control structure for enhanced performance and turbine incorporating the same
US10648339B2 (en) Contouring a blade/vane cascade stage
RU173928U1 (en) CENTRIFUGAL COMPRESSOR DOUBLE-TIER SHOVEL DIFFUSER
CN103334954B (en) A kind of small axial flow fan device of blade band semi-cylindrical tongue
RU2449174C1 (en) Vortex machine with dynamic vortex
JP6097194B2 (en) Air machine
US11203945B2 (en) Stator vane of fan or compressor
US11236764B2 (en) Pump with housing having internal grooves
RU2294462C1 (en) Device forming passage area of intervane channel of centrifugal compressor radial diffuser

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120203