回流器气体流动优化技巧

气流在回流器中的流动，如果没有回流器叶片的作用，那么气流将按动量矩不变的流动规律，以强烈的旋转流向下一级叶轮进口，这是不允许的。因此，在回流器中，回流器叶片都采用了进口安装角α_5A与气流方向角α₅相配合（α_5A=α₅）而出口安装角α_6A=90°，使气体能按轴线方向均匀地流入下一级叶轮。

图4-17所示为两种不同叶片形式的回流器，一种是变厚度叶片结构；另一种是等厚度叶片结构，变厚度叶片的回流器常常可以把回流器的宽度保持相同，而等厚度叶片的回流器则一般都做成宽度逐渐向内径增大，回流器的叶片可采用圆弧形式的叶片，出口导向部分则做成径向直线形式。

图4-17 不同叶片形式的回流器

a）变厚度叶片形式 b）等厚度叶片形式

按照流体的连续定律，可把回流器的出口宽度b₆表示为

式中 F′₀——下一级叶轮的进口截面积；

c′₀——下一级叶轮的进口流速，=1.02～1.05。

进入回流器叶片后的气流速度c₅可表示为

回流器出口气流速度c₆是由下一级叶轮进口流速c′₀决定的，即

在一般情况下，不希望回流器中出现c₅＞c₆的降速扩压现象，因为这种流动在流道表面比较粗糙的回流器流道里，会出现较大的流动损失。但是如果不得不采用扩压形式的回流器时（例如在无叶扩压器出口速度较高的情况下），则更应注意提高回流器流道的表面质量，以减少流动损失。

回流器叶片型线一般是由圆弧绘制，叶片的出口导向流部分则做成径向直线形式。设D′₆为叶片圆弧部分与径向直线部分相连接的直径（一般取D₆′=D₆或略大于D₆），则叶片的圆弧半径R″_K和中心圆半径R″₀为

绘制出的回流器流道截面是否合适，可以通过做出流道的速度曲线来鉴定。回流器任意截面上的流速c为

对于用等厚度叶片按圆弧型线构成的回流器，回流器流道中的气流方向可表示为

式中 R″_K——回流器叶片的型线曲率半径；

R″₀——回流器叶片的型线中心圆半径；

r——所要计算的半径。

希望由c₅到c₆的流速能作均匀的变化。如果发现流道截面的气流速度变化有明显的不均匀，则可通过改变叶片的厚度、宽度和D₆′的大小来改善气流在回流器中的流动。

回流器的出口导向部分应尽可能地做到既具有一定的长度和刚度，又要注意增减叶片的出口部分厚度，使气流由于叶片出口部分厚度所引起的尾迹影响得到减弱，同时也保证了出口气流的轴向均匀流动。

回流器的叶片数z₅一般为z₅=z₆=8～12。直径较小的回流器，叶片数z₅应取得小一些。为了避免回流器出口截面6-6的回流器叶片过于稠密，也可采用长短叶片的方式把回流器出口部分的叶片数z₆减少一半，即z₆=z₅/2。(www.xing528.com)

[例题4-4] DA350-61型第一级弯道回流器的核算。

已知：叶片扩压器外径D₄=916.4mm；扩压器叶片出口安装角α_4A=31°37′；扩压器叶片出口宽度b₄=52.8mm；第二级叶轮进口流速c′₀=71.3m/s；q_V=6.17m³/s；进口温度T_j=20℃+273℃=293K。

解 取回流器进口直径 D₅≈D₄，取D₅=926mm，

回流器出口直径 D₆=394mm

回流器进口宽度

取回流器叶片数 z=16（z=12～18）

回流器叶片宽度 δ=13mm

回流器叶片进口安装角 α_5A≈α_4A，取α_5A=32°

回流器进口阻塞系数

回流器进口流速：取k_V5=1.299，则

温升

其中，h_db=3950m，η_db=0.81。

验算比容比

回流器出口阻塞系数

其中，α_6A=90°。

回流器出口速度

回流器出口宽度：取k_V6=1.299，则=0.067m=67mm

温升

验算比容比

压力比

回流器出口压力 p_c=p_jε₆=0.97kgf/cm²×1.498=1.453kgf/cm²

回流器叶片型线的绘制：

叶片曲率半径

中心圆半径