RU2646984C1 - Radial impeller grate of centrifugal wheel - Google Patents
Radial impeller grate of centrifugal wheel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2646984C1 RU2646984C1 RU2017105976A RU2017105976A RU2646984C1 RU 2646984 C1 RU2646984 C1 RU 2646984C1 RU 2017105976 A RU2017105976 A RU 2017105976A RU 2017105976 A RU2017105976 A RU 2017105976A RU 2646984 C1 RU2646984 C1 RU 2646984C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blade
- lattice
- blades
- grate
- radius
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
- F04D29/28—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к энергетическим турбомашинам и может использоваться в рабочих колесах центробежных насосов, вентиляторов и компрессоров.The invention relates to power turbomachines and can be used in the impellers of centrifugal pumps, fans and compressors.
Известны радиальные лопаточные решетки центробежных колес с радиусными лопатками, т.е. с такими лопатками, средние линии которых очерчены по радиусу (с. 157-158 в книге С.П. Лившица "Аэродинамика центробежных компрессорных машин". - М. - Л.: Машиностроение, 1966 г.). Недостаток таких решеток состоит в больших потерях напора.Radial blade lattices of centrifugal wheels with radiused blades are known, i.e. with such blades, the middle lines of which are outlined along the radius (p. 157-158 in the book of SP Livshits "Aerodynamics of centrifugal compressor machines". - M. - L .: Engineering, 1966). The disadvantage of such gratings is a large pressure loss.
Указанный недостаток отчасти устранен в решетках, лопатки которых - не радиусные. Известная радиальная лопаточная решетка центробежного колеса (а.с. СССР №479398, МПК F04D 29/28, 1971 г.) содержит расположенные равномерно по окружности лопатки с входными и выходными кромками. Средняя линия каждой лопатки представляет собой специальную сложную кривую. Благодаря этому потери напора в решетке меньше, чем при радиусных лопатках.This drawback is partially eliminated in the gratings, the blades of which are not radius. The well-known radial blade lattice of a centrifugal wheel (USSR AS No. 479398, IPC F04D 29/28, 1971) contains vanes uniformly spaced around the circumference with inlet and outlet edges. The middle line of each shoulder blade is a special complex curve. Due to this, the pressure loss in the lattice is less than with radius blades.
Недостаток известной радиальной лопаточной решетки центробежного колеса заключается в том, что потери напора не минимальны.A disadvantage of the known centrifugal radial blade blade is that the pressure loss is not minimal.
Целью настоящего изобретения является минимизация потерь напора в радиальной лопаточной решетке центробежного колеса за счет задания такой формы средней линии лопатки, при которой средняя линия лопатки неподвижной лопаточной решетки, эквивалентной лопаточной решетке колеса по абсолютным скоростям рабочей среды, представляет собой дугу окружности.The aim of the present invention is to minimize the pressure loss in the radial blade lattice of the centrifugal wheel by setting the middle line of the blade in such a way that the middle line of the blade of the stationary blade lattice, equivalent to the blade lattice of the wheel in absolute speeds of the working medium, is an arc of a circle.
Указанная цель достигается тем, что в известной радиальной лопаточной решетке центробежного колеса, содержащей расположенные равномерно по окружности лопатки с входными и выходными кромками, текущая угловая координата точек средней линии каждой лопатки определяется соотношениемThis goal is achieved by the fact that in the known radial blade lattice of a centrifugal wheel, containing the blades arranged uniformly around the circumference with input and output edges, the current angular coordinate of the midline points of each blade is determined by the ratio
в которомwherein
υ - текущая угловая координата точек средней линии лопатки, отсчитываемая от входной кромки лопатки против направления вращения;υ is the current angular coordinate of the points of the midline of the scapula, counted from the input edge of the scapula against the direction of rotation;
ω - угловая скорость вращения;ω is the angular velocity of rotation;
V - объемный расход рабочей среды через решетку;V is the volumetric flow rate of the working medium through the grate;
R - текущий радиус;R is the current radius;
R1 - радиус средней окружности входа в решетку:R 1 is the radius of the middle circle of the entrance to the lattice:
bср, δcp и βл.ср - средние на участке лопатки от R1 до R соответственно ширина лопатки, толщина лопатки и угол между средней линией лопатки и обратным направлением окружной скорости;b cf , δ cp and β l.sr. are the average in the blade region from R 1 to R, respectively, the width of the blade, the thickness of the blade and the angle between the middle line of the blade and the reverse direction of peripheral speed;
z - число лопаток в решетке;z is the number of blades in the lattice;
ρ - радиус средней линии лопатки неподвижной лопаточной решетки, эквивалентной лопаточной решетке колеса, определяемый по формулеρ is the radius of the midline of the blade of the fixed blade lattice, equivalent to the blade blade of the wheel, determined by the formula
в которойwherein
R2 - радиус окружности выхода из решетки;R 2 is the radius of the circle exit from the lattice;
b2 - ширина лопатки на выходе из решетки;b 2 - the width of the blades at the exit of the lattice;
β2л - угол между средней линией лопатки и обратным направлением окружной скорости на выходе из решетки.β 2l - the angle between the middle line of the scapula and the reverse direction of the peripheral speed at the exit of the lattice.
Данное техническое решение соответствует критерию "существенные отличия", так как оно базируется на анализе абсолютного течения рабочей среды (течения в неподвижной лопаточной решетке, эквивалентной лопаточной решетке колеса), в то время как известные технические решения базируются на анализе относительного течения (течения относительно вращающихся лопаток лопаточной решетки колеса).This technical solution meets the criterion of "significant differences", as it is based on the analysis of the absolute flow of the working medium (the flow in a fixed scapular lattice, equivalent to the scapular lattice of the wheel), while the known technical solutions are based on the analysis of relative flow (flow relative to rotating blades paddle wheel grill).
На фиг. 1 изображена радиальная лопаточная решетка центробежного колеса, меридиональная проекция; на фиг. 2 - радиальный разрез А-А на фиг. 1 с изображением тонкими линиями и без штриховки неподвижной лопаточной решетки, эквивалентной лопаточной решетке колеса.In FIG. 1 shows a radial blade lattice of a centrifugal wheel, a meridional projection; in FIG. 2 is a radial section AA in FIG. 1 with thin lines and without hatching of a stationary blade grid equivalent to a wheel blade grill.
Радиальная лопаточная решетка центробежного колеса содержит лопатки 1, расположенные равномерно по окружности (на фиг. 2 изображены только две лопатки из общего числа их z). Каждая лопатка 1 имеет входную 2 и выходную 3 кромки. Каждые две соседние лопатки 1 образуют межлопаточный канал 4.The radial blade lattice of the centrifugal wheel contains
Текущая угловая координата υ точек средней линии 5 каждой лопатки 1, отсчитываемая от входной кромки 2 лопатки 1 против направления вращения, соответствует соотношению (1).The current angular coordinate υ of the points of the
Радиальная лопаточная решетка центробежного колеса работает следующим образом.The radial blade lattice of the centrifugal wheel operates as follows.
При вращении колеса лопатки 1 перемещают рабочую среду от окружности 6 входа в решетку к окружности 7 выхода из решетки. В процессе этого перемещения рабочей среды увеличивается ее давление. Одновременно, благодаря приданию лопатками 1 рабочей среде закрутки сu, возрастает абсолютная скорость с рабочей среды и уменьшается угол α между вектором абсолютной скорости с и окружной скоростью u. Вследствие уменьшения угла α абсолютные линии тока 8 рабочей среды изгибаются в направлении вращения. В этом же направлении изогнуты лопатки 9 неподвижной лопаточной решетки, эквивалентной лопаточной решетке колеса.When the wheels rotate, the
Течение рабочей среды через лопаточную решетку колеса сопровождается потерями напора. Они могут быть рассчитаны как потери напора или во вращающемся межлопаточном канале 4, или в неподвижном канале 10, образованном неподвижными лопатками 9. Второй способ проще, так как канал 10 является неподвижным и конфузорным, в то время как канал 4 - вращающийся и диффузорный.The flow of the working medium through the blade of the wheel is accompanied by pressure losses. They can be calculated as pressure losses in either a rotating interscapular channel 4 or in a
Согласно методу расчета потерь напора в неподвижных изогнутых каналах сложной формы (см. статью "Оценочный метод расчета потерь в криволинейных каналах сложной формы" в Межвузовском сборнике "Повышение эффективности холодильных машин и установок низкопотенциальной энергетики". - СПб ГАХПТ, 1993) потери напора в канале 10 и, значит, в радиальной лопаточной решетке центробежного колеса представляют собой сумму трех составляющих: потерь трения, конфузорных потерь при обтекании рабочей средой входных кромок лопаток 9 и потерь, обусловленных изогнутостью канала 10. Из этих составляющих суммарных потерь напора зависящими от формы средней линии 11 лопатки 9 являются только потери трения и потери, обусловленные изогнутостью канала 10.According to the method for calculating the pressure loss in fixed curved channels of complex shape (see the article "Evaluation method for calculating the losses in curved channels of complex shape" in the Interuniversity collection "Improving the efficiency of refrigeration machines and installations of low potential energy." - SPb GAHPT, 1993) the pressure loss in the
Потери трения в канале 10 тем меньше, чем меньше длина средней линии 11 лопатки 9. Потери, обусловленные изогнутостью канала 10, тем меньше, чем меньше угол Ω изогнутости лопатки 9 и максимум локальной кривизны средней линии 11 лопатки 9. Если средняя линия 11 лопатки 9 представляет собой дугу окружности, то длина и угол Ω минимальны, а максимум локальной кривизны средней линии 11 лопатки 9 вообще отсутствует. Следовательно, форма средней линии 11 лопатки 9 в виде дуги окружности обеспечивает минимум потерь напора в лопаточной решетке колеса.The friction loss in
В настоящем изобретении форма средней линии 11 лопатки 9 в виде дуги окружности обеспечивается заданием текущей угловой координаты υ точек средней линии 5 лопатки 1 лопаточной решетки колеса в соответствии с соотношением (1). Это доказывается следующим образом.In the present invention, the shape of the
Координата υ, представляющая собой угловое перемещение частицы рабочей среды относительно входной кромки 2 лопатки 1, равна разности переносного углового перемещения γ и абсолютного углового перемещения φ (см. фиг. 2):The coordinate υ, which is the angular displacement of a particle of the working medium relative to the
Угол γ есть произведение угловой скорости вращения со и времени τ, за которое рабочая среда проходит участок лопаточной решетки колеса от R1 до R:The angle γ is the product of the angular velocity of rotation ω and the time τ, during which the working medium passes the portion of the blade of the wheel grill from R 1 to R:
Время τ определяем делением расстояния (R-R1) на среднюю радиальную составляющую абсолютной скорости рабочей среды (сr)ср на участке решетки колеса от R1 до R:The time τ is determined by dividing the distance (RR 1 ) by the average radial component of the absolute velocity of the working medium (with r ) sr on the section of the wheel grill from R 1 to R:
Скорость (сr)ср находим делением объемного расхода V рабочей среды через решетку на среднюю площадь Fcp проходного сечения решетки на участке ее от R1 до R:The speed (with r ) sr is found by dividing the volumetric flow rate V of the working medium through the grate by the average area F cp of the passage section of the grate in the region from R 1 to R:
Из элементарных геометрических соображенийFrom elementary geometric considerations
где bср, δср и βл.ср - геометрические параметры лопатки, разъясненные выше в пояснениях к соотношению (1).where b cf , δ cf and β l.s.p are the geometric parameters of the blade, explained above in the explanations of relation (1).
С учетом соотношений (5), (6) и (7) выражение (4) для угла γ приобретает видTaking into account relations (5), (6) and (7), expression (4) for angle γ takes the form
Фигурирующее в (2) абсолютное угловое перемещение ϕ определяем из вспомогательных построений к лопатке 9 на фиг. 2.The absolute angular displacement ϕ appearing in (2) is determined from the auxiliary constructions to the
Из ΔOAD по теореме косинусовFrom ΔOAD by the cosine theorem
Из ΔCAD также по теореме косинусовFrom ΔCAD also by the cosine theorem
Приравнивая (9) и (10), имеемEquating (9) and (10), we have
Из ΔCDE по теореме синусовFrom ΔCDE by the sine theorem
. .
ОтсюдаFrom here
Поскольку из тригонометрии известно, что , то, принимая во внимание (12),Since it is known from trigonometry that , then, taking into account (12),
. .
Подставляя это в (11), получаем уравнение для определения ϕ: Substituting this into (11), we obtain the equation for determining ϕ:
Делим все члены этого уравнения на 2ρ2:Divide all terms of this equation by 2ρ 2 :
. .
Переносим квадратный корень в левую часть уравнения, а все остальные члены сосредотачиваем в правой части:Move the square root to the left side of the equation, and concentrate all the other members on the right side:
Возводим в квадрат обе части уравнения:Square both sides of the equation:
Путем алгебраических преобразований (13) получаем следующее квадратное уравнение относительно cosϕ:Using algebraic transformations (13), we obtain the following quadratic equation for cosϕ:
Отсюда, по правилам решения квадратных уравнений,Hence, according to the rules for solving quadratic equations,
, ,
и, следовательно,and therefore
Если теперь (14) и (8) подставить в (3), то получится соотношение (1). Таким образом, соотношение (1) доказано.If now we substitute (14) and (8) into (3), then we obtain relation (1). Thus, relation (1) is proved.
Формула (2) для радиуса ρ, который многократно фигурирует в правой части соотношения (1), обосновывается следующим образом.Formula (2) for the radius ρ, which repeatedly appears in the right-hand side of relation (1), is justified as follows.
Из ΔОВС на фиг. 2 по теореме косинусовFrom ΔOBC in FIG. 2 by the cosine theorem
так как ε=α2∞ ввиду того, что вектор абсолютной скорости с2∞, соответствующей бесконечному числу лопаток, касателен к средней линии 11 лопатки 9 на выходе из решетки, т.е. перпендикулярен СВ.since ε = α 2∞ due to the fact that the absolute velocity vector with 2∞ , corresponding to an infinite number of blades, is tangent to the
Из прямоугольного ΔОАСFrom rectangular ΔОАС
Приравнивая (15) и (16), имеемEquating (15) and (16), we have
R2 2+ρ2 - 2R2ρcosα2∞=R1 2+ρ2.R 2 2 + ρ 2 - 2R 2 ρcosα 2∞ = R 1 2 + ρ 2 .
ОтсюдаFrom here
Из треугольников скоростей у выходной кромки лопатки 9 на фиг. 2Of the velocity triangles at the exit edge of the
Из треугольников скоростей у выходной кромки 3 лопатки 1 на фиг. 2Of the velocity triangles at the
C2u∞=u2 - C2rctgβ2л.C 2u∞ = u 2 - C 2r ctgβ 2l .
Подставляем это в (18) и выполняем необходимые преобразования:Substitute this in (18) and perform the necessary transformations:
Если теперь (19) подставить в (17), то получится формула (2). Таким образом, формула (2) доказана.If now substitute (19) in (17), then we get the formula (2). Thus, formula (2) is proved.
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017105976A RU2646984C1 (en) | 2017-02-21 | 2017-02-21 | Radial impeller grate of centrifugal wheel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017105976A RU2646984C1 (en) | 2017-02-21 | 2017-02-21 | Radial impeller grate of centrifugal wheel |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2646984C1 true RU2646984C1 (en) | 2018-03-13 |
Family
ID=61629257
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017105976A RU2646984C1 (en) | 2017-02-21 | 2017-02-21 | Radial impeller grate of centrifugal wheel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2646984C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109446576A (en) * | 2018-09-27 | 2019-03-08 | 西华大学 | Iterative calculation method for geometric parameters of centrifugal impeller with saturated power characteristics |
RU2696921C1 (en) * | 2019-02-12 | 2019-08-07 | Акционерное общество "Научно-производственная фирма "Невинтермаш" | Blade grid of centrifugal turbomachine |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU259315A1 (en) * | WORKING WHEEL CENTRIFUGAL FAN | |||
SU479398A1 (en) * | 1971-03-23 | 1982-11-23 | Ленинградский Политехнический Институт Им.М.И.Калинина | Centrifugal compressor |
UA81319U (en) * | 2013-01-14 | 2013-06-25 | Публичное Акционерное Общество "Научно-Исследовательский Институт Горной Механики Им. М.М. Федорова" | Impeller of radial fan |
KR20160015902A (en) * | 2014-08-01 | 2016-02-15 | 주식회사 부강테크 | Separable impeller for turbo blower |
-
2017
- 2017-02-21 RU RU2017105976A patent/RU2646984C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU259315A1 (en) * | WORKING WHEEL CENTRIFUGAL FAN | |||
SU479398A1 (en) * | 1971-03-23 | 1982-11-23 | Ленинградский Политехнический Институт Им.М.И.Калинина | Centrifugal compressor |
UA81319U (en) * | 2013-01-14 | 2013-06-25 | Публичное Акционерное Общество "Научно-Исследовательский Институт Горной Механики Им. М.М. Федорова" | Impeller of radial fan |
KR20160015902A (en) * | 2014-08-01 | 2016-02-15 | 주식회사 부강테크 | Separable impeller for turbo blower |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109446576A (en) * | 2018-09-27 | 2019-03-08 | 西华大学 | Iterative calculation method for geometric parameters of centrifugal impeller with saturated power characteristics |
RU2696921C1 (en) * | 2019-02-12 | 2019-08-07 | Акционерное общество "Научно-производственная фирма "Невинтермаш" | Blade grid of centrifugal turbomachine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US2592471A (en) | Axial flow fan | |
RU2581686C2 (en) | Radial diffuser blade for centrifugal compressors | |
US5562405A (en) | Multistage axial flow pumps and compressors | |
CN104533533B (en) | Supersonic turbine moving vane and axial flow turbine | |
RU2354854C1 (en) | Axial blower or compressor high-rpm impeller | |
US20130309082A1 (en) | Centrifugal turbomachine | |
US9039374B2 (en) | Turbine rotor | |
US9822645B2 (en) | Group of blade rows | |
CN109312757B (en) | Low-noise high-efficiency centrifugal blower | |
RU2646984C1 (en) | Radial impeller grate of centrifugal wheel | |
US20150240643A1 (en) | Group of blade rows | |
US10113430B2 (en) | Group of blade rows | |
RU2579525C1 (en) | Radial impeller grating of centrifugal stage | |
RU87761U1 (en) | WORKING BLADE OF AXIAL FAN OR COMPRESSOR | |
JP6362980B2 (en) | Turbo machine | |
Willinger | Theoretical interpretation of the CORDIER-lines for squirrel-cage and cross-flow fans | |
RU2334901C1 (en) | Centrifugal compressor stage | |
JP5232721B2 (en) | Centrifugal compressor | |
JP7036173B2 (en) | Supercharger | |
RU2429385C1 (en) | Radial wheel rotor | |
RU2353818C1 (en) | Vaned diffuser of centrifugal compressor | |
RU2403455C1 (en) | Blade system of centrifugal wheel | |
RU2615566C1 (en) | Centrifugal compressor impeller | |
RU2696921C1 (en) | Blade grid of centrifugal turbomachine | |
SU769104A1 (en) | Centrifugal pump impeller |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200222 |