М.А. Радугин, Л.Н. Белотелова, В.Н. Сергеев, В.Н. Хмара
4
Как уже отмечалось выше, существенное влияние на величину
КПД вихревой ступени оказывает процесс переноса нагретого газа
высокого давления через отсекатель со стороны нагнетания на сторо-
ну всасывания. В вихревой ступени этот перенос в совокупности с
перетечками составляет значительную величину, доходящую до 50%
производительности ступени. Кроме того, поток горячего газа, попа-
дающий на всасывание из межлопаточного пространства колеса,
расширяется и препятствует поступлению в канал холодного газа че-
рез всасывающее окно. Чем больше степень повышения давления
вихревой ступени, тем выше температура смешения потоков горячего
и холодного газов, т.е. тем выше температура начала сжатия в ступе-
ни. Последнее отрицательно сказывается на ее КПД.
В ходе исследований было замечено, что если в процессе смеше-
ния потоков организовать циркуляционное течение в канале непо-
средственно в зоне окна всасывания, то существенно повышается
напорность ступени. Для повышения эффективности вихревой сту-
пени с периферийным каналом за счет организации процесса смеше-
ния в МГТУ им. Н.Э. Баумана был использован «фигурный» отсека-
тель, спрофилированный особым образом.
В качестве экспериментальной модели использовалась однока-
нальная вихревая ступень с периферийным каналом. Рабочее колесо
имело лопатки с углом установки
у
= 10º и углом наклона
л
= 55º,
как наиболее эффективное с точки зрения образования циркуляцион-
ного течения. Все геометрические соотношения ступени, торцевые
и радиальные зазоры, а также окружная скорость рабочего колеса
в процессе испытаний оставались неизменными.
Были испытаны две пары зеркально симметричных друг относи-
тельно друга отсекателей (рис. 5). Отсекатели (рис. 5
а
,
б
) со сторо-
ны всасывающего окна имеют скос под углом
уо
= 30º к плоскости
меридионального сечения канала, большим, чем угол установки ло-
паток рабочего колеса
у
= 10º. При вращении колеса на стороне
всасывания из отсекателя
а
первой появляется отстающая кромка
лопатки, а из отсекателя
б
— лидирующая. В конструкции отсекате-
лей
в
и
г
имеется обводной канал, обращенный к лопаткам колеса
(показан пунктиром), и окно всасывания, выполненное непосред-
ственно в отсекателе. При вращении колеса горячий газ из межло-
паточного пространства колеса по обводному каналу перетекает в
рабочий канал ступени, минуя зону всасывания, а газ из всасываю-
щего патрубка поступает через окно в отсекателе непосредственно
на лопатки рабочего колеса.
