ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012
41
УДК 621.51
Л. Н. Б е л о т е л о в а, П. А. В о л о ш и н, С. А. О с ь к и н,
М. А. Р а д у г и н, В. Н. С е р г е е в, В. Н. Хм а р а
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
ВИХРЕВОЙ СТУПЕНИ С КОЛЬЦЕВОЙ
ЗАСЛОНКОЙ В ЗОНЕ НАГНЕТАНИЯ
Приведены результаты экспериментального исследования высокона-
порной вихревой ступени турбомашины с устройством для снижения
потерь от балластного газа в проточной части. Представлены ре-
комендации по геометрии устройства, обеспечивающие повышение
КПД вихревой ступени турбомашины.
E-mail:
vozduhoduvka@mail.ru
Ключевые слова:
вихревая турбомашина, вихревая ступень, ра-
бочее колесо, рабочий канал, структура потерь, эффективность
компрессора.
При ряде преимуществ у вихревых турбомашин имеется один
существенный недостаток – сравнительно низкий КПД. Это обуслов-
лено особенностями процесса сжатия в вихревой ступени, в котором
имеют место потери, характерные как для турбомашин, так и для
машин объемного типа. Существенное влияние на эффективность
работы вихревой ступени оказывает процесс переноса сжатого нагре-
того газа через отсекатель с нагнетания на всасывание, что является
основной причиной низкого КПД вихревой ступени. Уменьшая коли-
чество “балластного” газа, можно ожидать повышения эффективно-
сти работы вихревой ступени.
Предлагается один из вариантов решения этой задачи [1–3]:
балластный газ просто сбрасывается в атмосферу, не смешиваясь
с холодным газом, поступающим на всасывание. Экономии в этом
случае нет, поскольку на сжатие балластного газа затрачена энер-
гия. Однако отсутствует и подогрев всасываемого газа от смешения
с балластным газом, тем самым увеличивается степень сжатия в од-
ной ступени. Экономия может быть получена, если часть балласт-
ного газа изъять из межлопаточного пространства рабочего колеса
еще в зоне нагнетания, направив его в нагнетательный патрубок.
В МГТУ им. Н.Э. Баумана для решения этой задачи предложено уста-
навливать на входе в лопатки рабочего колеса в зоне нагнетания коль-
цевую заслонку в окружном направлении, длина которой определяется
соотношением
засл
L L L
=
или центральным углом γ =
L
·360
°.
Схема вихревой ступени с кольцевой заслонкой на нагнетании при-
ведена на рис. 1.