Особенности течения в спиральных и кольцевых камерах.
Назначение спиральной камеры состоит в равномерном отводе газа из диффузора и направлении его в нагнетательный трубопровод (сеть).
Выходные устройства по конструкции могут быть разделены на два типа:
спиральные камеры (улитки), характеризующиеся увеличением сечений с возрастанием угла охвата;
кольцевые камеры, имеющие постоянное сечение вдоль выходной окружности.
Простейшие спиральные камеры выполняются в меридиональном сечении симметричными относительно линии, проходящей через середину ширины b4 нормально к оси вращения ротора. Наиболее часто встречающиеся формы сечения: трапециевидная, прямоугольная и круговая. Сечения могут быть расположены и асимметрично.
Исследование течения в спиральных камерах показывают его весьма сложный характер, особенно вблизи языка улитки.
При расчете сечений спиральной камеры обычно принимают допущения:
поток на входе в улитку является осесимметричным, т.е. с4 и 4 – постоянные вдоль окружности D4;
влияние вязкости не учитывают и принимают
,
(1.29.)
На основании первого допущения расход газа через сечение с углом охвата составляет (изменение плотности не учитываем)
,
(1.30)
где
.
Проведенные исследования показывают, что в улитках имеет место винтовое движение потока. Поток газа, вышедший из лопаточного диффузора, имеет шаговую неравномерность, что вызывает дополнительное усложнение течения в сравнении с безлопаточным диффузором.
При наличии только безлопаточного диффузора характер течения в улитке будет меняться в зависимости от режима работы колеса. Наибольшая круговая неравномерность распределения давлений на выходе из колеса наблюдается в симметричных улитках, наружные радиусы которых возрастают с увеличением угла охвата , а наименьшая в кольцевых камерах.
Снижение КПД в выходных устройствах после безлопаточного диффузора больше, чем с лопаточным диффузором, а КПД ступени с кольцевой камерой ниже, чем ступени с улиткой.
Особенности течения во всасывающих камерах.
Всасывающая камера является наиболее распространенным входным устройством центробежных компрессоров стационарного типа.
Основная задача любого входного устройства заключается в создании перед рабочим колесом осесимметрического потока при обеспечении возможно меньших потерь удельной работы. Поэтому основными характеристиками всасывающей камеры является не только коэффициенты потерь вх.y, но и коэффициенты неравномерности давления и скоростей:
(1.31)
(1.32)
где 0, с0 - осредненные значения плотности и скорости газа перед входными кромками лопастей рабочего колеса.
Потери энергии во входном устройстве можно определить по выражению
(1.33)
При одном и том же коэффициенте вх.у потери энергии зависят от величины с02/2.
Комплексные исследования входных устройств показывают, что при вх.у=const потери энергии во всасывающей камере существенно зависят от геометрии колеса и режима его работы. Они будут тем больше, - чем выше относительная ширина колеса в2 и коэффициент расхода r2.
В имеющихся источниках указываются широкие пределы для коэффициента потерь энергии вх.у = 0,0050,08. Одной из причин указанного выше факта могут служить различные подходы к планированию эксперимента, в частности определения места измерения полного давления на выходе из устройства.