Особенности течения газа в щелевом диффузоре ЦБК

Безлопаточный (щелевой) диффузор представляет собой кольцевое пространство за рабочим колесом, ограниченное стенками корпуса, изменение площади проходного сечения которого происхо дит за счет увеличения радиуса и реже - за счет ширины канала.

Движение газа в безлопаточном диффузоре характеризуется двумя особенностями. Первая из них касается формы траектории. Если допустить, что рабочая среда идеальная, силы трения отсутствуют, то, как показано на рис, на частицу газа массой dm и размерами rdQ, dr и da действуют только центробежная сила и сила давления.

Как видно из схемы, эти внешние для газа силы дают отно­сительно оси вращения равнодействующий момент М_вн = 0.

траекторией движения частиц газа в щеле вом диффузоре является логарифмическая спираль. Особенностью такой траектории является большая протяженность, поскольку из-за стремления повысить напор ступени при проектировании колеса увеличивают с_2и, a это приводит к уменьшению α₂ и росту длины траектории. Последнее является причиной возрастания гидравлических потерь. Щелевой диффузор оказывается обычно самым низко экономичным элементом компрессора.

Вторая особенность течения газа в безлопаточном диффузоре заключается в возможности перехода через звуковой порог без скачков уплотнения. Бесканальная форма течения в безлопаточном диффузоре способствует расширению диапазона устойчивой работы, однако на расчетном режиме КПД компрессора при этом снижается. Поэтому, если усложне­ние конструкции экономически оправдывается, в компрессорах стремятся применять лопаточные диффузоры. Назначением щелевого диффузора в этом случае остается обеспечение перехода потока через звуковой порог и выравнивание его перед следующим лопаточным диффузором.

Лопаточный диффузор представляет собой круговую решетку профилей, установленную между боковыми стенками корпуса за щелевым диффузором. Применение лопаток позволяет более эффективно преобразовывать кинетическую энергию в потенциальную. Для уменьшения потерь при обтекании входных кромок лопаток лопаточного диффузора их устанавливают из условия практически безударного входа. Именно увеличение лопаточных углов к периферии обусловливает «раскручивающее» воздействие лопаток на поток, сокращение длины траектории по сравнению с логарифмической спиралью. (Угол изгиба профиля от 13 до 18 градусов).