RU2579525C1 - Радиальная лопаточная решётка центробежной ступени - Google Patents
Радиальная лопаточная решётка центробежной ступени Download PDFInfo
- Publication number
- RU2579525C1 RU2579525C1 RU2015103305/06A RU2015103305A RU2579525C1 RU 2579525 C1 RU2579525 C1 RU 2579525C1 RU 2015103305/06 A RU2015103305/06 A RU 2015103305/06A RU 2015103305 A RU2015103305 A RU 2015103305A RU 2579525 C1 RU2579525 C1 RU 2579525C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lattice
- edges
- axis
- blade
- working medium
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Изобретение относится к турбомашинам и может использоваться в рабочих колесах, лопаточных диффузорах и обратно-направляющих аппаратах центробежных компрессоров, нагнетателей, вентиляторов и насосов. Рекомендуемый оптимальный угол наклона наклонных кромок определяется путем численного решения трансцендентного уравнения, в которое, помимо искомого угла наклона наклонных кромок, входят шесть известных главных геометричеких параметров лопаточной решетки. Уменьшение градиента параметров рабочей среды по ширине решетки на выходе из нее достигается благодаря равенству густот лопаточной решетки на обеих ограничивающих поверхностях и во всех струйках тока рабочей среды. Изобретение позволяет уменьшить градиент параметров рабочей среды по ширине решетки на выходе из нее за счет оптимизации угла наклона кромок, не параллельных оси решетки. 9 ил.
Description
Изобретение относится к энергетическим турбомашинам и может использоваться в рабочих колесах, лопаточных диффузорах и обратно-направляющих аппаратах центробежных компрессоров, нагнетателей, вентиляторов и насосов.
Известны радиальные лопаточные решетки центробежных ступеней, имеющие расположенные между плоской и конической ограничивающими поверхностями радиусные лопатки с входными и выходными кромками, параллельными оси решетки (см. рабочее колесо на с. 174 отраслевого каталога "Тягодутьевые машины", М., 1984; лопаточные диффузоры на рис.1 с. 50 Трудов международного симпозиума "Потребители-производители компрессоров и компрессорного оборудования", С-Петербург, 2010; обратно-направляющие аппараты на рис.3 с. 11 журнала "Химическая техника", №11, 2012 г.). Недостатком таких лопаточных решеток является большой градиент параметров рабочей среды по ширине решетки на выходе из нее вследствие того, что густота лопаточной решетки на плоской ограничивающей поверхности меньше, чем на конической.
Отмеченный недостаток отчасти устранен в радиальных лопаточных решетках, входные или выходные кромки лопаток которых наклонены к оси решетки. Известная радиальная лопаточная решетка центробежной ступени (см. рабочие колеса на рис. 3 с. 55 Трудов международного симпозиума "Потребители-производители компрессоров и компрессорного оборудования", С-Петербург, 2012) содержит расположенные между плоской и конической ограничивающими поверхностями радиусные лопатки с прямолинейными входными и выходными кромками. При этом выходные кромки параллельны оси решетки, а входные наклонены к этой оси.
Недостаток известной лопаточной решетки заключается в том, что градиент параметров рабочей среды по ширине решетки на выходе все же велик, так как густота лопаточной решетки на плоской ограничивающей поверхности больше, чем на конической, из-за слишком большого наклона входных кромок лопаток.
Задачей настоящего изобретения является уменьшение градиента параметров рабочей среды на выходе из лопаточной решетки за счет задания такого наклона кромок, не параллельных оси ступени, который обеспечивает равенство густот лопаточной решетки на обеих ограничивающих поверхностях.
Указанная задача достигается тем, что в известной радиальной лопаточной решетке центробежной ступени, содержащей расположенные между плоской и конической ограничивающими поверхностями радиусные лопатки с прямолинейными входными и выходными кромками, одни из которых параллельны оси решетки, а другие наклонены к этой оси, угол γ наклона наклонных кромок определяется из уравнения
в котором Rп - радиус решетки по кромкам, параллельным ее оси;
Rн.ср - средний радиус решетки по наклонным кромкам;
bп - ширина решетки по кромкам, параллельным ее оси;
bн - ширина решетки по наклонным кромкам;
где βн.ср - лопаточный угол на окружности радиуса Rн.ср;
βп - лопаточный угол на окружности радиуса Rп.
Данное изобретение в отличие от известных технических решений однозначно определяет угол наклона наклонных кромок лопаток, гарантирующий равенство густот лопаточной решетки на обеих ограничивающих поверхностях. Тем самым обеспечивается уменьшение градиента параметров рабочей среды по ширине лопаточной решетки на выходе из нее.
На фиг. 1 изображена радиальная лопаточная решетка рабочего колеса центробежной ступени, меридиональный разрез; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - радиальная лопаточная решетка лопаточного диффузора центробежной ступени, меридиональный разрез; на фиг. 5 - вид В на фиг. 4; на фиг. 6 - разрез Г-Г на фиг. 4; на фиг. 7 - лопаточная решетка обратно-направляющего аппарата центробежной ступени, меридиональный разрез; на фиг. 8 - вид Д на фиг. 7; на фиг. 9 - разрез Е-Е на фиг. 7.
Лопаточная решетка содержит лопатки 1 с прямолинейными входными и выходными кромками 2, 3. Кромки 2 параллельны оси 4 решетки. Кромки 3 наклонены к оси 4. Лопатки 1 - радиусные (в радиальной плоскости изогнуты по дуге окружности радиуса Rл) и расположены между плоской 5 и конической 6 ограничивающими поверхностями. Угол γ наклона наклонных кромок 3 к оси 4 соответствует изобретению, т.е. обеспечивает равенство густот лопаточной решетки на ограничивающих поверхностях 5 и 6.
Лопаточная решетка работает следующим образом.
Рабочая среда движется между лопатками 1 и ограничивающими поверхностями 5, 6 в направлении от входа в решетку к выходу из нее по струйкам тока. Лопатки 1, воздействуя на струйки тока, изменяют параметры рабочей среды в них, а именно давление, скорость и температуру. Изменение этих параметров в каждой струйке зависит от густоты лопаточной решетки в данной струйке.
При равенстве густот лопаточной решетки на ограничивающих поверхностях 5 и 6 имеет место равенство ее густот во всех струйках тока, поскольку кромки 2 и 3 лопаток 1 прямолинейны. Следовательно, изменение давления, скорости и температуры рабочей среды во всех струйках тока одинаково. Благодаря этому градиент параметров рабочей среды по ширине решетки на выходе из нее такой же как на входе и, если последний отсутствует, то вовсе равен нулю.
То, что задание угла γ в соответствии с изобретением обеспечивает равенство густот лопаточной решетки на плоской и конической ограничивающих поверхностях, доказывается следующим образом.
Так как густота лопаточной решетки - это отношение длины l лопатки к среднему шагу tcp лопаток, то условие равенства густот лопаточной решетки на плоской и конической ограничивающих поверхностях имеет вид
Длины lпл и lкон соотносятся с длинами лопатки в радиальной плоскости lпл.рад и lкон.рад следующим очевидным образом:
Здесь θ - угол конусности конической ограничивающей поверхности.
Поскольку лопатки радиусные, lрад=Rл·υ, где Rл - радиус изгиба лопатки, а υ - угол изгиба лопатки в радианах. Значит,
По определению понятия шага лопаток в решетке
где z - число лопаток в решетке, a Rср.пл и Rср.кон - средние радиусы решетки на плоской и конической ограничивающих поверхностях.
Подстановка (6), (7), (8) и (9) в (5) дает
Применяя формулу IV-120 на с.594 книги Е. Tuliszka "Sprezarki, dmucbavy i ventyla-tory", 1976 для угла изгиба радиусной лопатки, имеем выражения для входящих в (10) углов υпл и υкон:
Из фиг. 1, 4 и 7 ясно, что входящие в (10) Rср.пл и Rср.кон могут быть выражены через известные Rп, Rн.ср и размер Δ:
Из треугольника KLM на фиг. 1, 4 и 7 следует, что входящий в (10) cosθ может быть выражен через известные величины Rп, Rн.ср, bп, bн и размер Δ:
Подстановкой (11)…(15) в (10) получаем уравнение
Присутствующий здесь cosβн.пл выражаем, используя формулу IV-90b на с.574 вышеупомянутой книги Е. Tuliszka:
Так как согласно тригонометрии
, то с учетом (17) для присутствующего в (16) sinβн.пл имеем выражение
По аналогии с (17) и (18) для присутствующих в (16) cosβн.кон и sinβн.кон имеем выражения
Подставляя (17)…(20) в (16), после некоторых упрощений и преобразований аргументов арктангенсов получаем
С учетом обозначений (2), (3) и (4) данное уравнение принимает вид
Заменяя Rн.пл и Rн.кон, содержащиеся в аргументах арктангенсов, на очевидные (Rн.ср-Δ) и (Rн.ср+Δ) соответственно, получаем
Из треугольника FGH на фиг. 1, 4 и 7
Δ=0.5bнtgγ.
Подстановка этого выражения Δ в (23) и дает фигурирующее в изобретении уравнение (1).
Claims (1)
- Радиальная лопаточная решетка центробежной ступени, содержащая расположенные между плоской и конической ограничивающими поверхностями радиусные лопатки с прямолинейными входными и выходными кромками, одни из которых параллельны оси решетки, а другие наклонены к этой оси, отличающаяся тем, что угол наклона наклонных кромок определяется из уравнения
в котором γ - угол наклона наклонных кромок к оси решетки;
Rп - радиус решетки по кромкам, параллельным ее оси;
Rн.ср - средний радиус решетки по наклонным кромкам;
bп - ширина решетки по кромкам, параллельным ее оси;
bн - ширина решетки по наклонным кромкам;
c=Rпsinβп;
d=Rн.cpcosβн.ср,
где βн.ср - лопаточный угол на окружности радиуса Rн.cp;
βп - лопаточный угол на окружности радиуса Rп.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015103305/06A RU2579525C1 (ru) | 2015-02-02 | 2015-02-02 | Радиальная лопаточная решётка центробежной ступени |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015103305/06A RU2579525C1 (ru) | 2015-02-02 | 2015-02-02 | Радиальная лопаточная решётка центробежной ступени |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2579525C1 true RU2579525C1 (ru) | 2016-04-10 |
Family
ID=55793551
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015103305/06A RU2579525C1 (ru) | 2015-02-02 | 2015-02-02 | Радиальная лопаточная решётка центробежной ступени |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2579525C1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107448413A (zh) * | 2016-06-01 | 2017-12-08 | 株式会社久保田 | 叶轮 |
CN107448412A (zh) * | 2016-06-01 | 2017-12-08 | 株式会社久保田 | 叶轮 |
CN109099007A (zh) * | 2018-08-03 | 2018-12-28 | 广东工业大学华立学院 | 一种离心式风机的设计方法及其结构 |
RU2696921C1 (ru) * | 2019-02-12 | 2019-08-07 | Акционерное общество "Научно-производственная фирма "Невинтермаш" | Лопаточная решётка центробежной турбомашины |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1112152A1 (ru) * | 1983-05-12 | 1984-09-07 | Ленинградский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.М.И.Калинина | Рабочее колесо центробежного компрессора |
US20040005220A1 (en) * | 2002-07-05 | 2004-01-08 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Impeller for centrifugal compressors |
RU2503854C1 (ru) * | 2012-11-08 | 2014-01-10 | Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторский институт центробежных и роторных компрессоров им. В.Б. Шнеппа" | Рабочее колесо центробежного компрессора |
RU2525762C1 (ru) * | 2013-05-20 | 2014-08-20 | ФГБОУ ВПО "Уральский государственный горный университет" | Радиально-вихревая турбомашина |
-
2015
- 2015-02-02 RU RU2015103305/06A patent/RU2579525C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1112152A1 (ru) * | 1983-05-12 | 1984-09-07 | Ленинградский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.М.И.Калинина | Рабочее колесо центробежного компрессора |
US20040005220A1 (en) * | 2002-07-05 | 2004-01-08 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Impeller for centrifugal compressors |
RU2503854C1 (ru) * | 2012-11-08 | 2014-01-10 | Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторский институт центробежных и роторных компрессоров им. В.Б. Шнеппа" | Рабочее колесо центробежного компрессора |
RU2525762C1 (ru) * | 2013-05-20 | 2014-08-20 | ФГБОУ ВПО "Уральский государственный горный университет" | Радиально-вихревая турбомашина |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107448413A (zh) * | 2016-06-01 | 2017-12-08 | 株式会社久保田 | 叶轮 |
CN107448412A (zh) * | 2016-06-01 | 2017-12-08 | 株式会社久保田 | 叶轮 |
CN109099007A (zh) * | 2018-08-03 | 2018-12-28 | 广东工业大学华立学院 | 一种离心式风机的设计方法及其结构 |
RU2696921C1 (ru) * | 2019-02-12 | 2019-08-07 | Акционерное общество "Научно-производственная фирма "Невинтермаш" | Лопаточная решётка центробежной турбомашины |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2579525C1 (ru) | Радиальная лопаточная решётка центробежной ступени | |
US11085460B2 (en) | Flow control structures for turbomachines and methods of designing the same | |
RU2666933C1 (ru) | Деталь или узел газотурбинного двигателя и соответствующий газотурбинный двигатель | |
EP2623794B1 (en) | Centrifugal compressor diffuser | |
RU2354854C1 (ru) | Рабочее колесо высокооборотного осевого вентилятора или компрессора | |
FI3889034T3 (fi) | Potkuri | |
KR20120125483A (ko) | 비주기적인 원심 압축기 디퓨저 | |
Simpson et al. | Design of propeller turbines for pico hydro | |
Lugovaya et al. | Revisited designing of intermediate stage guide vane of centrifugal pump | |
RU2317225C2 (ru) | Судовой движитель (винт) | |
RU2646984C1 (ru) | Радиальная лопаточная решётка центробежного колеса | |
Luxa et al. | Aerodynamic investigation of the tip section for titanium blade 54 | |
RU2018126999A (ru) | Насос, применяемый в атомной энергетике | |
RU2696921C1 (ru) | Лопаточная решётка центробежной турбомашины | |
RU2433280C1 (ru) | Сопловой аппарат активной турбины | |
RU2403455C1 (ru) | Лопаточный аппарат центробежного колеса | |
EA036239B1 (ru) | Рабочее колесо центробежного насоса | |
RU2353818C1 (ru) | Лопаточный диффузор центробежного компрессора | |
RU2406880C2 (ru) | Лопаточный диффузор центробежной машины | |
RU2692941C1 (ru) | Рабочее колесо центробежного насоса для газожидкостных сред | |
RU2452875C2 (ru) | Рабочее колесо центробежного насоса | |
RU2727275C1 (ru) | Рабочее колесо центробежного насоса | |
RU173928U1 (ru) | Двухъярусный лопаточный диффузор центробежного компрессора | |
RU2631846C1 (ru) | Радиальный лопаточный диффузор центробежного компрессора | |
RU119823U1 (ru) | Многоступенчатый центробежный насос |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180203 |