16 / 27
В.В. Костюк, Б.И. Каторгин, В.П. Фирсов, К.Л. Ковалёв и др.
16
Инженерный журнал: наука и инновации
# 8·2017
и разгоняется. После торможения в улитке, сопровождающегося
дальнейшим сжатием, газ выходит из компрессорной ступени турбо-
детандера. В двухступенчатом центробежном компрессоре газ сжи-
мается, а затем, пройдя по различным элементам цикла, охлаждается
и поступает в сопловой аппарат турбины, где разгоняется, после чего
поступает на лопатки колеса турбины. В колесе (рис. 12) турбины газ
совершает работу, необходимую для привода колеса дожимающего
компрессора, и охлаждается, после чего выходит из турбодетандера.
Рис. 12.
3D-модель колеса детандера
Специфика расчета элементов турбохолодильной машины —
турбины и компрессора — заключается в том, что их рабочие колеса
располагаются на одном роторе и имеют одинаковую частоту враще-
ния, равную 45 000 тыс. об/мин. В турбодетандере возникает боль-
шой градиент температуры по оси ротора. Температура на колесе
дожимающего компрессора 300 K, а на колесе турбины — 59 K. Учи-
тывая высокую частоту вращения турбодетандера, а также его малые
размеры, большой перепад температур может привести к значитель-
ным теплопритокам в турбину, что уменьшает эффективность крио-
рефрижератора в целом. Для уменьшения теплопритоков в турбину
упорный диск осевого подшипника расположен со стороны дожима-
ющего компрессора, а турбинная ступень расположена на протяжен-
ной свободной консоли ротора. Для уменьшения теплопритоков по
корпусным деталям корпус турбодетандера изготавливается из кор-
розионно-стойкой стали и имеет участок с малой площадью в попе-
речном сечении. По этой же причине все узлы крепления подшипни-
ков выполняются со стороны дожимающего компрессора.
Изменение температуры на колесе детандера составляет 24 K при
степени расширения 3,6. При этом развиваемая мощность достигает