19. Рабочее колесо и формы лопаток рабочего колеса центробежного компрессора.

а – открытое; б – полуоткрытое; в – закрытое; г – двухстороннее полуоткрытое

На рис. приведены схемы применяемых конструкций РК центробежных компрессоров. Рабочее колесо открытого типа, а) имеет отдельные лопатки, укрепленные на втулке. При использовании РК открытого типа возникают повышенные концевые потери, связанные с перетеканием воздуха. Поэтому, несмотря на сравнительную конструктивную простоту, этот тип колеса имеет ограниченное применение. РК закрытого типа в) обеспечивает наибольшее значение КПД. Наличие покрывного диска снижает концевые потери. Однако этот тип колеса значительно конструктивно сложнее других и имеет меньшую окружную скорость вращения, допускаемую по условиям прочности. До последнего времени наиболее часто применялось РК полуоткрытого типа б), сочетающее достоинства открытых (простота изготовления) и закрытых (уменьшенные концевые потери) колес. В некоторых случаях, в частности на одном из первых авиационных ГТД, для повышения производительности использовалось двухстороннее полуоткрытое РК г).Для радиально расположенных лопаток _2л=₂=90° получим: c_2u∞=u₂ и _к=0,5. Треугольник скоростей на выходе из РК в этом случае приведен на рис. 7.4, б (пунктир). В действительности, ₂<_2л и c_2u<u₂ при _2л=90° и степень реактивности рабочего колеса с радиальными лопатками при c_1u=0 несколько больше величины _к=0,5. Если угол выхода потока _2л<90° (лопатки загнуты против вращения рис. 7.4, а), скорость в абсолютном движении с₂ на выходе из РК существенно меньше, чем при _2л=90°, и увеличивается степень реактивности _к. В пределе для лопаток с ₂<90°, когда w_2u=u₂ и с_2u=0, величина _к=1,0 и РК при c_1u=0 не создает напора (H_т=0). Именно в связи с ростом _к при уменьшении угла ₂<90° РК с лопатками, загнутыми против вращения, получили название «реактивных» рабочих колес. Кроме того

19 Продолжение

а – лопатки, загнутые против вращения _к>0,5 (реактивное колесо); б – радиальные лопатки _к=0,5; в – лопатки, загнутые по вращению _к<0,5 (активное колесо)протекание характеристик ступени с РК, имеющим загнутые против вращения лопатки, более благоприятно: увеличивается крутизна характеристики и режимы максимальных КПД смещаются от границы устойчивой работы. В РК с лопатками, загнутыми по вращению ₂>90° в), по сравнению с радиально расположенными лопатками _2л=90°, происходит существенное увеличение скорости абсолютного потока с₂, увеличивается закрутка потока с_2u и, следовательно, уменьшается степень реактивности. В предельном случае, когда с_2u=2u₂, степень реактивности _к=0, т. е. в РК с загнутыми по вращению лопатками на выходе и при с_1u=0 повышение статического давления происходить не будет, а коэффициент теоретического напора . Именно в связи с уменьшением степени реактивности (_к) в колесах (у которых ₂>90° по сравнению с РК, имеющими радиально расположенные лопатки и _2л=90°) с _2л>90° их называют «активными». При наибольшем коэффициенте теоретического напора и, следовательно, при большем напоре при заданной окружной скоростиu₂ РК с ₂>90° обладают наиболее пологим протеканием характеристики ступени и эффективность работы лопаточного диффузора трудно обеспечить в связи с большим значением скорости набегающего на лопатки диффузора потока. В связи с отмеченными обстоятельствами так называемые «активные» колеса не получили распространения.