Центробежные машины

Принцип действия и теория центробежных машин для сжатия и пере­мещения газов аналогичны принципу действия и теории центробежных насосов

Вентиляторы. Центробежные вентиляторы условно делятся на вен­тиляторы низкого давления (р < 10³ н/м²), среднего давле­ния (р ~ 10³ — 3·10³ н/м²) и высокого давления (р = 3×10³ — 10⁴ н/м²).

В спиралеобразном корпусе 1 вентилятора (рис. IV-6) вращается рабочее колесо (барабан) 2 с большим числом лопаток. Отношение ширины лопатки к ее длине зависит от развиваемого давления и является наи­меньшим для вентиляторов высокого давления. Газ поступает по оси вентилятора через патрубок 5 и уда­ляется из корпуса через нагнетатель­ный патрубок 4.

Лопатки вентиляторов обычно вы­полняют загнутыми вперед (угол Р₂ > 90°), или загнутыми назад (Р₂ < 90°) по направлению вра­щения колеса. При лопатках, загнутых вперед, заданный напор получают при меньшей окружной скорости колеса, соответственно — при меньшем его диа­метре, чем при лопатках загнутых назад; однако гидравлическое сопро­тивление последних ниже.

Рабочие колеса вентиляторов низкого и среднего давления, облада­ющих большими производительностями, имеют относительно большую ширину. Для того чтобы обеспечить прочность и жесткость широких колес, окружную скорость их необходимо ограничить (не более 30-50 м/сек). Поэтому рабочие колеса таких вентиляторов изготавливают с лопатками, загнутыми вперед (b₂ = 120-150°), не считаясь с пони­жением гидравлического к. п. д. h_г вентилятора.

У вентиляторов высокого давления, обладающих меньшей произво­дительностью, ширина колес относительно невелика. Поэтому их лопатки обычно загнуты назад.

Характеристики центробежных вентиляторов, как и других центро­бежных машин для перемещения и сжатия газов, подобны характери­стикам центробежных насосов (рис. III-6), а зависимость произво­дительности, напора и мощности от числа оборотов выражается соответствующими урав­нениями. Рабочий режим устанавливается по точке пересечения характеристики центробежного вентилятора с характеристи­кой сети (рис. III-8).

Турбогазодувки. В корпусе 1 турбогазодувки (рис. IV-7) вращается рабочее колесо 2 с лопатками, подобными лопаткам центробежного насоса. Колесо обычно помещают внутри направляющего аппарата 3, в котором происходит преобразование кинетической энергии газа в потенциальную энергию давления. Направляющий аппарат представляет собой два кольцевых диска, соединенных между собой лопатками с наклоном, про­тивоположным наклону лопаток рабочего колеса. Газ поступает в турбогазодувку через патрубок 4 и выходит из нагнетательного патрубка 5.

Одноступенчатые турбогазодувки имеют на валу одно рабочее колесо. Если на валу турбогазодувки установлены несколько колес, то такие турбогазодувки называются многоступен­чатыми.

Многоступенчатая турбогазодувка (рис. IV-8) имеет в кор­пусе 1 несколько (обычно 3-4) рабочих колес 2. Газ, пройдя через первое колесо, поступает в напра­вляющий аппарат 3 и обратный канал 4, по которому подводится к следующему колесу. Обратный канал 4 снабжен неподвижными направляющими ребрами, посред­ством которых газу сообщаются заданное направление и скорость.

Диаметры рабочих колес многоступенчатой турбогазодувки постоянны, но ширину их в соответствии с изменением объема газа при сжатии умень­шают в направлении от первого колеса к последнему. Таким путем дости­гается возможность сжатия газа в каждой последующей ступени без изменения скорости вращения и формы лопаток рабочих колес.

Степень сжатия в турбогазодувках не превышает 3-3.5, поэтому газ в турбогазодувках не охлаждают.

Индикаторную диаграмму турбогазодувки (так же как ротационного компрессора и турбокомпрессора) снять невозможно, поэтому мощность таких машин определяют по соответствующему уравнению.

Теоретически процесс сжатия в неохлаждаемой турбогазодувке близок к адиабатиче­скому (линия АВ на диаграмме Т—S, рис. IV-9). Вследствие потерь энергии на трение газа в каналах рабочего колеса и направляющем аппарате фактически затрачиваемая энергия будет больше. Энергия, расходуемая на преодоление трения газа, практически полностью переходит в тепло, поэтому температура газа Т′₂ в конце сжатия будет несколько выше, чем температура Т₂, соответствующая адиабатическому процессу. Действительно процесс сжатия от давления р₁ до давления р₂ изобразится линией АС, расположенной справа от адиабаты.