1
УДК 621.51
Вихревая ступень с периферийным каналом
© М.А. Радугин, Л.Н. Белотелова, В.Н. Сергеев, В.Н. Хмара
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия
Рассмотрены особенности работы различных компоновочных схем вихревых сту-
пеней с периферийным каналом. Показана возможность разгрузки ротора вихре-
вой машины от осевых и радиальных газовых сил, что позволяет использовать
ступень с периферийным каналом в установках высокого давления. В то же время
указывается на основной недостаток вихревых машин — сравнительно низкий
КПД. Для ступени с периферийным каналом описывается предложенный в МГТУ
им. Н.Э. Баумана конструктивный прием (фигурный отсекатель), позволивший
существенно повысить КПД ступени. На основе регенеративной теории рабочего
процесса в вихревой ступени показан механизм действия фигурного отсекателя.
Приведены результаты экспериментальных исследований и выданы рекомендации
по конструктивному исполнению отсекателя, обеспечивающему повышение
напорности и экономичности вихревой ступени с периферийным каналом.
Ключевые слова:
вихревая ступень, периферийный канал, фигурный отсекатель,
эффективность работы ступени.
Вихревые ступени отличаются большим разнообразием вариан-
тов проточных частей, в частности расположением рабочего канала
относительно рабочего колеса: периферийным, периферийно-боко-
вым и боковым [1, 2]. Все типы вихревых ступеней характеризуются
высоким значением коэффициента напора (удельной работы), отсут-
ствием помпажных явлений во всем диапазоне рабочей характери-
стики, «сухой» проточной частью и т.д. Основным недостатком вих-
ревых ступеней является относительно низкое значение КПД. При-
чинами являются, в частности, перенос горячего газа высокого дав-
ления через отсекатель со стороны нагнетания на сторону всасывания
в межлопаточном пространстве колеса, а также влияние перетечек
через радиальные и торцевые зазоры вследствие наличия окружного
градиента давления в канале [2]. Поэтому для всех типов вихревых
ступеней имеет большое значение повышение КПД.
На рис. 1 представлена схема вихревой ступени с периферийным
каналом. Такие особенности этого типа вихревой ступени, как про-
стота компоновки многоканальных и многопоточных вихревых ма-
шин, позволяет расширить диапазон применимости как по расходу
(многоканальная схема), так и по создаваемому перепаду давления
(многоступенчатая схема) [2]. Схемы многоканальной и многосту-
