如何计算无叶扩压器的结构参数？

时间：2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：从试验结果可知，无叶扩压器的宽度b3与叶轮出口宽度b2相等时，即b3=b2，能得到较好的级效率和能量头系数。气流在无叶扩压器中的流动，常出现由于气流在无叶扩压器内的流动路径较长而引起较大的流动摩擦损失。应该指出，这些曲线只是从改善无叶扩压器的流动出发。从无叶扩压器的结构和气流的流动情况可以看出，无叶扩压器的显著特点是它在变工况的流动条件下，具有良好的适应性，特别是在气流流动数较大的情况下更是如此。

如何计算无叶扩压器的结构参数？

无叶扩压器的结构参数主要是宽度b₃、直径D₄/D₂，其中宽度b₃一般都取得与叶轮出口宽度b₂相同，图4-3所示为不同相对宽度b₃/b₂时，由试验所得的级性能曲线的比较。从试验结果可知，无叶扩压器的宽度b₃与叶轮出口宽度b₂相等时，即b₃=b₂，能得到较好的级效率和能量头系数。然后，随着b₃/b₂比值的增大，级的性能将显著恶化。因此，在选用无叶扩压器宽度时，一般可取b₃=b₄=b₂。对于叶片相对宽度b₂/D₂较大时，还可以把扩压器叶片宽度略减小一些；同样的，在叶片相对宽度较窄的情况下，叶片扩压器的宽度b₃也可取得比叶轮宽度略大一些。

无叶扩压器的直径比是按照扩压器的降速扩压的需要而确定的，气流速度下降的比值与直径比大致成反比，即

图4-3 不同相对宽度b₃/b₂时的级性能比较

在压缩机中间级的结构上，一般情况下无叶扩压器的直径比=1.55～1.7。

无叶扩压器的进口直径D₃，一般可按D₃=（1.03～1.12）D₂来选取，在叶轮直径D₂较大的情况下，可采用小一些的数值。无叶扩压器的直径D₃与叶轮外径D₂之间的间隙可引导叶轮出口气流过渡到无叶扩压器中，同时也避免叶轮与固定元件相碰。

气流在无叶扩压器中的流动，常出现由于气流在无叶扩压器内的流动路径较长而引起较大的流动摩擦损失。特别是在相对宽度b₂/D₂较小的情况下，尤其严重。因此，随着相对宽度b₂/D₂的减小，应适当地增大选用的流量系数φ_2r=，使气流角α₂增大，气流的流动路径不至于过长，来改善无叶扩压器中的气流流动。

图4-4所示为在不同叶轮出口安装角β_2A的情况下，为了使无叶扩压器的气流流动情况良好，对于不同的相对宽度，b₂/D₂所适应的流量系数φ_2r。应该指出，这些曲线只是从改善无叶扩压器的流动出发。因此，在选择级的流量系数φ_2r时，仍应以图3-14中的曲线为主要依据。而图4-4中曲线只能作为在叶轮不同相对宽度b₂/D₂时修改流量系数的参考。

从无叶扩压器的结构和气流的流动情况可以看出，无叶扩压器的显著特点是它在变工况的流动条件下，具有良好的适应性，特别是在气流流动数较大的情况下更是如此。因此，对于工况变化较大的压缩机级，采用无叶扩压器较好。此外，为了不使无叶扩压器的气流流动路径过长，导致损失较大，叶轮出口气流方向角α₂应不小于18°，但是由于无叶扩压器结构最简单，制造最方便，同时又具有较好的变工况适应性，因此即使在气流方向角α₂较小和较窄的相对宽度b₂/D₂的条件下，仍然可采用无叶扩压器；也应该指出，在一般情况下，由于气流在无叶扩压器内流动时流动损失较大，选用的流量系数也较大，因此带有无叶扩压器的压缩机级，其级效率和压力比与其他结构的扩压器相比，在设计工况时一般要低一些。