RU2616433C1 - Input device of centrifugal turbines - Google Patents
Input device of centrifugal turbines Download PDFInfo
- Publication number
- RU2616433C1 RU2616433C1 RU2016113256A RU2016113256A RU2616433C1 RU 2616433 C1 RU2616433 C1 RU 2616433C1 RU 2016113256 A RU2016113256 A RU 2016113256A RU 2016113256 A RU2016113256 A RU 2016113256A RU 2616433 C1 RU2616433 C1 RU 2616433C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- section
- meridional
- camera
- plane
- adapter
- Prior art date
Links
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
- F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
- F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к энергетическим турбомашинам и может использоваться в центробежных компрессорах, нагнетателях и насосах.The invention relates to energy turbomachines and can be used in centrifugal compressors, blowers and pumps.
Известны входные устройства центробежных турбомашин, имеющие трехмерные участки рабочей поверхности (рис. 56 в отраслевом каталоге "Центробежные и осевые компрессорные машины". - М.: ЦНИИТЭИ по тяж. и трансп. маш-ю, 1992). Недостатком таких входных устройств является большая трудоемкость изготовления.Entrance devices of centrifugal turbomachines having three-dimensional sections of the working surface are known (Fig. 56 in the industry catalog "Centrifugal and Axial Compressor Machines". - M .: TSNIITEI for heavy and transport vehicles, 1992). The disadvantage of such input devices is the high complexity of manufacturing.
Отмеченный недостаток устранен во входных устройствах, рабочая поверхность которых не имеет трехмерных участков. Известное входное устройство такого типа (рис. 1 в статье "Сравнение низконапорных воздушных центробежных компрессоров, предлагаемых фирмами стран СНГ." // Труды пятого международного симпозиума "Потребители-производители компрессоров и компрессорного оборудования". - Санкт-Петербург, 1999, с. 170-174) содержит расположенные последовательно по ходу рабочей среды радиально ориентированный переходник с круглого входного сечения на прямоугольное, секцию увеличения ширины сечения в радиальной плоскости, промежуточную камеру и радиально-осевой осесимметричный конфузор с кольцевым выходным сечением. При этом переходник в направлении хода рабочей среды расширяется в радиальной плоскости и сужается в меридиональной, секция и камера сужаются в направлении хода рабочей среды в меридиональной плоскости с одинаковым углом, граничное сечение между камерой и конфузором - цилиндрическое, а выпуклый меридиональный обвод конфузора закруглен по радиусу.The noted drawback is eliminated in the input devices, the working surface of which does not have three-dimensional sections. A well-known input device of this type (Fig. 1 in the article "Comparison of low-pressure air centrifugal compressors offered by firms of the CIS countries." // Proceedings of the fifth international symposium "Consumers-manufacturers of compressors and compressor equipment." - St. Petersburg, 1999, p. 170 -174) contains a radially oriented adapter arranged in series along the working medium from a circular input section to a rectangular section, a section for increasing the width of the section in the radial plane, an intermediate chamber, and a radially axial esimmetrichny converger annular outlet section. In this case, the adapter in the direction of the working medium’s expansion expands in the radial plane and narrows in the meridional plane, the section and the camera taper in the direction of the working medium’s movement in the meridional plane with the same angle, the boundary section between the chamber and the confuser is cylindrical, and the convex meridional contour of the confuser is rounded off in radius .
Недостаток известного входного устройства состоит в значительных потерях напора.A disadvantage of the known input device is a significant pressure loss.
Причинами значительных потерь напора являются:The causes of significant pressure losses are:
большое отличие площадей граничных сечений между переходником, секцией, камерой и конфузором от площади входного сечения устройства;a big difference between the areas of the boundary sections between the adapter, section, camera and confuser from the input section of the device;
малый радиус закругления выпуклого меридионального обвода конфузора (этот радиус меньше ширины выходного сечения);small radius of curvature of the convex meridional contour of the confuser (this radius is less than the width of the output section);
существенные изломы рабочей поверхности в граничных сечениях между переходником, секцией и камерой;significant fractures of the working surface in boundary sections between the adapter, section and camera;
угол сужения секции и камеры в меридиональной плоскости принят из конструктивных соображений без учета рациональной площади граничного сечения между секцией и камерой.the narrowing angle of the section and the chamber in the meridional plane is taken from structural considerations without taking into account the rational area of the boundary section between the section and the camera.
Целью настоящего изобретения является уменьшение потерь напора.The aim of the present invention is to reduce the pressure loss.
Указанная цель достигается тем, что в известном входном устройстве центробежной турбомашины, содержащем расположенные последовательно по ходу рабочей среды радиально ориентированный переходник с круглого входного сечения на прямоугольное, секцию увеличения ширины сечения в радиальной плоскости, промежуточную камеру и радиально-осевой осесимметричный конфузор с кольцевым выходным сечением, причем переходник в направлении хода рабочей среды расширяется в радиальной плоскости и сужается в меридиональной, секция и камера сужаются в направлении хода рабочей среды в меридиональной плоскости с одинаковым углом, граничное сечение между камерой и конфузором - цилиндрическое, а выпуклый меридиональный обвод конфузора закруглен по радиусу,This goal is achieved by the fact that in the known input device of a centrifugal turbomachine containing a radially oriented adapter from a circular input section to a rectangular one, a section for increasing the width of the section in the radial plane, an intermediate chamber and an axially symmetric axisymmetric confuser with an annular output section, arranged sequentially along the working medium moreover, the adapter in the direction of travel of the working medium expands in the radial plane and tapers in the meridional plane, the section and the chamber taper in board working fluid running in the meridional plane with the same angle, the boundary section between the chamber and the confuser - cylindrical and convex meridian bypass converger rounded radially,
площади граничных сечений между переходником, секцией, камерой и конфузором равны (1.1…0.9) площади входного сечения устройства;the area of the boundary sections between the adapter, section, camera and confuser are equal (1.1 ... 0.9) to the area of the input section of the device;
радиус закругления выпуклого меридионального обвода конфузора равен (4…1) ширины его выходного сечения;the radius of curvature of the convex meridional contour of the confuser is (4 ... 1) the width of its output section;
угол сужения переходника в меридиональной плоскости равен углу сужения секции и камеры в этой плоскости;the narrowing angle of the adapter in the meridional plane is equal to the narrowing angle of the section and the chamber in this plane;
угол сужения секции и камеры в меридиональной плоскости определяется соотношениемthe narrowing angle of the section and chamber in the meridional plane is determined by the ratio
в котором γ - угол сужения секции и камеры в меридиональной плоскости,in which γ is the angle of narrowing of the section and chamber in the meridional plane,
fф и аф - соответственно площадь и ширина в радиальной плоскости граничного сечения между секцией и камерой,f f and a f - respectively, the area and width in the radial plane of the boundary section between the section and the camera,
bц и Dц - соответственно ширина и диаметр граничного сечения между камерой и конфузором.b c and D c - respectively, the width and diameter of the boundary section between the camera and the confuser.
Данное техническое решение соответствует критерию "существенные отличия", так как оно позволяет комплексно оптимизировать все основные геометрические параметры известного входного устройства центробежных турбомашин и тем самым обеспечить максимальную газо- или гидродинамическую эффективность этого устройства.This technical solution meets the criterion of "significant differences", as it allows you to comprehensively optimize all the basic geometric parameters of the known input device of centrifugal turbomachines and thereby ensure maximum gas or hydrodynamic efficiency of this device.
На фиг. 1 изображено входное устройство центробежной турбомашины, меридиональный разрез; на фиг. 2 - радиальный разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение вх-вх на фиг. 2; на фиг. 4 - сечение п-п на фиг. 2; на фиг. 5 - сечение ф-ф на фиг. 2; на фиг. 6 - зависимость коэффициента потерь напора ζ радиально-осевого конфузора от аргументов ζ; на фиг. 7 - разрез Б-Б на фиг. 2.In FIG. 1 shows the input device of a centrifugal turbomachine, a meridional section; in FIG. 2 is a radial section AA in FIG. one; in FIG. 3 is an I / O section in FIG. 2; in FIG. 4 - section p-p in FIG. 2; in FIG. 5 is a cross section ff in FIG. 2; in FIG. 6 - dependence of the pressure loss coefficient ζ of the radial-axial confuser on the arguments ζ; in FIG. 7 is a section BB in FIG. 2.
Входное устройство содержит расположенные последовательно по ходу рабочей среды переходник 1, секцию 2, промежуточную камеру 3 и радиально-осевой осесимметричный конфузор 4. Ось 5 переходника ориентирована радиально. Входное сечение 6 устройства и переходника 1 - круглое. Граничное сечение 7 между переходником 1 и секцией 2 - прямоугольное. Граничное сечение 8 между секцией 2 и камерой 3 - фигурное. Граничное сечение 9 между камерой 3 и конфузором 4 - цилиндрическое. Выходное сечение 10 конфузора 4 и устройства - кольцевое.The input device comprises an
Переходник 1 в направлении хода рабочей среды расширяется в радиальной плоскости с углом α и сужается в меридиональной плоскости с углом δ. Секция 2 в направлении хода рабочей среды расширяется в радиальной плоскости с углом β и сужается в меридиональной с углом γ, равным углу сужения в меридиональной плоскости камеры 3. Выпуклый меридиональный обвод 11 конфузора 4 закруглен по радиусу Rвып.The
Входное устройство выполнено в соответствии с изобретением:The input device is made in accordance with the invention:
площади граничных сечений 7, 8 и 9 между переходником 1, секцией 2, камерой 3 и конфузором 4 составляют (1.1…0.9) площади входного сечения 6 устройства;the area of the
радиус Rвып закругления выпуклого меридионального обвода 11 конфузора 4 находится в пределах (4…1) ширины bвых выходного сечения 10 конфузора 4; MY radius R of curvature of the convex contour of the
угол δ сужения переходника 1 в меридиональной плоскости равен углу сужения γ секции 2 и камеры 3 в этой плоскости;the narrowing angle δ of
угол γ сужения секции 2 и камеры 3 в меридиональной плоскости соответствует соотношению (1).the narrowing angle γ of
Входное устройство работает следующим образом.The input device operates as follows.
Рабочая среда из подводящей трубы (на чертежах труба не изображена) поступает в круглое входное сечение 6 устройства со скоростью свх, последовательно проходит переходник 1, секцию 2, камеру 3, конфузор 4 и выходит из устройства через кольцевое выходное сечение 10 со скоростью свых на вход в первое рабочее колесо турбомашины (на чертежах колесо не изображено). Скорость свых намного больше скорости свх, поскольку в любой центробежной турбомашине площадь выходного сечения входного устройства намного меньше площади его входного сечения (с. 521 в книге Ю.Б. Галеркин "Турбокомпрессоры". - М.: Информ. - издательский центр "КХТ", 2010). Течение рабочей среды по устройству сопровождается потерями напора.The working environment of the feed pipe (in the drawing the pipe is not shown) enters the
Переходник 1, секция 2, камера 3 и конфузор 4 представляют собой местные сопротивления, так как их длины невелики в сравнении с их гидравлическими диаметрами. Потери напора в местных сопротивлениях складываются из потерь трения и дополнительных местных потерь (раздел 1.5.4 Справочника по расчетам гидравлических и вентиляционных систем. - Санкт-Петербург: Изд-во "Мир и семья", 2002). Поскольку потери трения пропорциональны с2, то при заданных площадях входного сечения 6 и выходного сечения 10 эти потери в переходнике 1, секции 2, камере 3 и конфузоре 4 тем меньше, чем больше площади граничных сечений 7, 8 и 9 между переходником 1, секцией 2, камерой 3 и конфузором 4 по сравнению с площадью входного сечения 6. Местные потери обусловлены локальными диффузорными зонами в потоке рабочей среды. Поэтому эти потери, в отличие от потерь трения, тем меньше, чем меньше площади граничных сечений 7. 8 и 9 по сравнению с площадью входного сечения 6. Следовательно, условием минимума потерь напора во входном устройстве является приблизительное равенство площадей граничных сечений 7, 8 и 9 площади входного сечения 6 устройства, что и отражено в изобретении.The
Целесообразность фигурирующей в изобретении рекомендации для радиуса Rвып закругления выпуклого меридионального обвода 11 конфузора 4 (Rвып=(4…1)bвых) следует из фиг. 6, на которой представлена зависимость коэффициента потерь напора ζ конфузора 4 от его безразмерных геометрических параметров Rвып/bвых и bц/bвых. Приведенные на фиг. 6 кривые рассчитаны по методу, изложенному на с. 14…16 в №4 журнала "Компрессорная техника и пневматика" за 2011 г. Из фиг. 6 видно, что оптимальная величина Rвып/bвых, соответствующая минимуму ζ, практически не зависит от bц/bвых и равна приблизительно 4. Поэтому, если преследовать единственную цель уменьшения потерь напора в конфузоре (и, следовательно, во всем входном устройстве), то Rвып. опт≈4bвых. Однако величина Rвып, превосходящая bвых в 4 раза, обусловливает большие размеры входного устройства, в особенности радиальные. Поэтому, имея в виду ограничение размеров устройства, можно допустить Rвып меньше 4bвых, но не менее 1bвых, так как при Rвып<1bвых согласно фиг. 6 ζ начинает возрастать очень быстро.Appearing in expediency invention recommendations for converger 4 (R = MY (1 ... 4) b O) of radius of curvature R of the convex meridian MY bypass 11 follows from FIG. 6, which shows the dependence of the pressure loss coefficient ζ of confuser 4 on its dimensionless geometric parameters R vy / b o and b c / b o . Referring to FIG. 6 curves are calculated according to the method described on p. 14 ... 16 in No. 4 of the journal "Compressor Engineering and Pneumatics" for 2011. From FIG. 6 it can be seen that the optimal value of R vy / b out , corresponding to the minimum of ζ, is practically independent of b c / b out and is approximately 4. Therefore, if we pursue the only goal of reducing pressure losses in the confuser (and, therefore, in the entire input device ), then R issue. opt ≈4b out However, the value of R vyp , which is 4 times superior to b out , determines the large size of the input device, especially radial ones. Therefore, referring to the limited sizes of the device can prevent R 4b O MY less, but not less than O 1b, since MY R <1b O of Fig. 6 ζ begins to increase very rapidly.
Фигурирующая в изобретении рекомендация приравнивать угол δ сужения переходника 1 в меридиональной плоскости к углу γ сужения секции 2 и камеры 3 в этой же плоскости способствует достижению цели изобретения (уменьшению потерь напора) благодаря тому, что при δ=γ исчезает излом рабочей поверхности устройства в граничном сечении 7 между переходником 1 и секцией 2 в меридиональной плоскости (см. фиг. 1).The recommendation in the invention to equate the narrowing angle δ of the
Фигурирующее в изобретении соотношение (1) для угла γ сужения секции 2 и камеры 3 в меридиональной плоскости вытекает из выраженияThe relation (1) in the invention for the narrowing angle γ of
для площади fф граничного сечения 8 между секцией 2 и камерой 3. Ниже приводится доказательство выражения (2).for the area f f of the boundary section 8 between
Из фиг. 5 видно, чтоFrom FIG. 5 shows that
Из фиг. 7From FIG. 7
Из фиг. 2From FIG. 2
Подставляя (5) в (4) и (4) в (3), имеемSubstituting (5) in (4) and (4) in (3), we have
Согласно таблице неопределенных интегралов (п. 125 на с. 97 Справочника по математике И. Н. Бронштейна и К.А. Семендяева издания 1986 г.)According to the table of indefinite integrals (p. 125 on p. 97 of the Handbook of Mathematics by I. N. Bronstein and K. A. Semendyaev, 1986 edition)
Следовательно, определенный интеграл в (6)Therefore, the definite integral in (6)
Подстановка (7) в (6) дает выражение (2) для площади fф, что и требовалось доказать.Substitution of (7) into (6) gives expression (2) for the area f f , as required.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016113256A RU2616433C1 (en) | 2016-04-06 | 2016-04-06 | Input device of centrifugal turbines |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016113256A RU2616433C1 (en) | 2016-04-06 | 2016-04-06 | Input device of centrifugal turbines |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2616433C1 true RU2616433C1 (en) | 2017-04-14 |
Family
ID=58642999
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016113256A RU2616433C1 (en) | 2016-04-06 | 2016-04-06 | Input device of centrifugal turbines |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2616433C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2778762C1 (en) * | 2021-10-04 | 2022-08-24 | Акционерное общество "Научно-производственная фирма "Невинтермаш" | Outlet device of a centrifugal turbomachine |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU631684A2 (en) * | 1977-06-21 | 1978-11-05 | Донецкий Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт | Centrifugal fan inlet pipe |
| RU94026879A (en) * | 1994-07-06 | 1996-07-27 | АО "Научно-исследовательский технологический институт энергетического машиностроения" | Centrifugal compressor |
| EP2357323A2 (en) * | 2010-02-17 | 2011-08-17 | General Electric Company | Exhaust diffuser |
| DE102012021372A1 (en) * | 2012-10-25 | 2014-04-30 | Ziehl-Abegg Ag | Inlet nozzle for radial fan, has fastening unit and inlet area with inlet opening, where outlet area is connected at inlet area, and wall of outlet area has three wall sections in flow direction of air |
| RU2536572C2 (en) * | 2013-04-11 | 2014-12-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КНИТУ") | Input device of centrifugal fan |
-
2016
- 2016-04-06 RU RU2016113256A patent/RU2616433C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU631684A2 (en) * | 1977-06-21 | 1978-11-05 | Донецкий Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт | Centrifugal fan inlet pipe |
| RU94026879A (en) * | 1994-07-06 | 1996-07-27 | АО "Научно-исследовательский технологический институт энергетического машиностроения" | Centrifugal compressor |
| EP2357323A2 (en) * | 2010-02-17 | 2011-08-17 | General Electric Company | Exhaust diffuser |
| DE102012021372A1 (en) * | 2012-10-25 | 2014-04-30 | Ziehl-Abegg Ag | Inlet nozzle for radial fan, has fastening unit and inlet area with inlet opening, where outlet area is connected at inlet area, and wall of outlet area has three wall sections in flow direction of air |
| RU2536572C2 (en) * | 2013-04-11 | 2014-12-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КНИТУ") | Input device of centrifugal fan |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2778762C1 (en) * | 2021-10-04 | 2022-08-24 | Акционерное общество "Научно-производственная фирма "Невинтермаш" | Outlet device of a centrifugal turbomachine |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Watanabe et al. | Effect of dimensional parameters of impellers on performance characteristics of a radial-inflow turbine | |
| US10221854B2 (en) | Impeller and rotary machine provided with same | |
| JP7667895B2 (en) | Turbomachinery | |
| US4214452A (en) | Exhaust device for a condensable-fluid axial-flow turbine | |
| CN103717903B (en) | Multistage centrifugal turbomachine | |
| Mojaddam et al. | Design and optimization of meridional profiles for the impeller of centrifugal compressors | |
| US20200378303A1 (en) | Diffuser pipe exit flare | |
| US7895840B2 (en) | Exhaust gas diffuser wall contouring | |
| US2806645A (en) | Radial diffusion compressors | |
| CN112901290A (en) | Journal and thrust gas bearing | |
| EP3722616A1 (en) | Deswirler assembly for a centrifugal compressor | |
| RU2616433C1 (en) | Input device of centrifugal turbines | |
| CN103939148B (en) | A kind of radial turbine with many splitterr vanes | |
| FI20215249A1 (en) | Turbo machine | |
| US2578617A (en) | Multistage centrifugal compressor | |
| RU2614946C2 (en) | Jet-reactive turbine | |
| JP6496736B2 (en) | Multi-section centrifugal compressor | |
| US9726194B2 (en) | Universal housing for a centrifugal gas compressor | |
| RU2019135809A (en) | MULTI-STAGE COMPRESSOR REGULATION METHOD | |
| RU2631846C1 (en) | Radial blade diffuser of centrifugal compressor | |
| US10859096B2 (en) | Diffuser with non-uniform throat areas | |
| Galerkin et al. | Vaneless diffuser of the centrifugal compressor stage design method | |
| Yagi et al. | Effects of return channel with splitter vanes on performance of multistage centrifugal compressor | |
| Willinger | Theoretical interpretation of the CORDIER-lines for squirrel-cage and cross-flow fans | |
| Gileva et al. | Improvement methods for design of turbocompressors inlet radial chambers |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190407 |