离心压气机设计第一部分.ppt

优点： 使扩压器在较短的流道长度情况下具有一定的扩压能力 减小了扩压器的流道长度，也即减小了扩压器的半径比，因此减小了压气机的尺寸 可以控制出口气流流动方向，这样可以更好地和下游蜗壳或者回流器相匹配 缺点： 使压气机在非设计工况下的效率比采用无叶扩压器的效率要低 使压气机的稳定工作范围减小 压气机的制造成本也会提高 有叶扩压器 主要原因是因为扩压器叶片攻角的影响。一般涡轮增压器不采用有叶扩压器，也是因为有叶扩压器的采用不能保证涡轮增压器有一个很宽的工作范围。 下面分别对两种常用的有叶扩压器进行一种是气动叶型式扩压器，另外一种是槽道式扩压器说明。 有叶扩压器 有叶扩压器-气动叶型式扩压器 气动叶型式扩压器主要用于空气压缩机、机车、轮船、燃气轮机压气机等装置上。 气动叶型扩压器叶片的设计主要依靠把轴流压气机叶栅转换为径向叶栅。 因此，绝大多数气动叶型扩压器叶片都是以NACA在1940年至1960年间作的轴流压气机叶栅实验的基础上进行设计的。 帕米普伦(Pampreen，1972)、Senoo(1983)、Japikse(1984)和Senoo(1984)给出了关于气动叶型式扩压器的数据库。 气动叶型式扩压器可分成低稠度扩压器和高稠度扩压器，低稠度扩压器没有明显的喉部存在。气动叶型扩压器还有单排叶片形式和多排叶片形式。 这种扩压器稠度为0.7?1.3，叶片出口与进口半径比值范围为1.2?1.25。对于压气机压比在2?5范围内扩压器稠度取值在1左右，当压气机级压比大于5时，扩压器稠度值应更大一些。扩压器入口攻角在设计工况下为6°?7°。这种形式扩压器具有较高的压强恢复系数及较宽广的工作范围，因此得到广泛的应用。 有叶扩压器-气动叶型式扩压器 气动叶型扩压器可以由单排叶片组成，也可以有两排叶片甚至多排叶片组成。 气动叶型扩压器设计包括流道几何设计，如叶片进出口半径，叶片槽道高度、扩压器叶片进出口角度，选择合适的叶片型状。 第一排叶片的主要作用是减小气流马赫数，通常使用NACA65-(4A10)06叶型，这种叶型转折角小，叶型前缘所处位置的马赫数在0.8 左右，叶片出口马赫数在0.5?0.6范围内，叶片的扩散因子小于0.45。 第二排扩压器叶片常选用65-(12A10)10叶型，这排叶片主要作用是减小气流在周向上的速度分量，这一排叶片的扩散因子也在0.45左右。 第三排叶片通常位于90°弯管后面，这排叶片的主要作用是消除气流旋转因素，所选用的叶型多为65-(21A10)10叶型。在这排叶片出口气流与轴向大约存在着30°的夹角，对于后面接有燃烧室的情况，这个角度是合理的。 有叶扩压器-气动叶型式扩压器 在叶轮叶片出口和扩压器叶片之间的无叶扩压器段高度通常保持不变。扩压器进口流动状态是由无叶扩压器决定的。在设计中扩压器入口与出口半径比是选定的，扩压器是采用收缩形式还是采用平行壁形式，则是由扩散因子D的大小决定的。 在设计中往往会发现扩散因子较大，出现这种情况时可以采用下面几种方法减小扩散因子，一是减小扩压器叶片出口与进口叶片高度比，也即减小叶片出口高度，叶片排出口叶片高度决定出口面积，因此会影响到扩散因子大小，这也是最常用的方法；二是增加叶片数目；三是加大叶片的安装角。 有叶扩压器-气动叶型式扩压器 扩压器叶片排出口与进口半径比通常在1.1左右 第一排扩压器叶片排进出口半径比在1.08?1.15之间 第二排扩压器叶片排进出口半径比在1.1?1.18之间 扩压器叶片的扩散因子取值在0.4?0.55范围内，更具体地说： 第一排扩压器叶片扩散因子在0.4?0.5范围内 第二排叶片的扩散因子在0.45?0.55范围内 第三排叶片是消旋叶片，进口气流马赫数很低，因此可以采用较高的扩散因子值，扩散因子的取值范围在0.6?0.7之间。 有叶扩压器-气动叶型式扩压器 在设计过程中对每一排扩压器叶片高度进行调节，在调解过程中应尽量保持扩压器壁面连续光滑变化。叶片形状有叶片中线形状(或升力系数C10)，叶片厚度分布，入口叶片角度，入口设计攻角来确定。第一排叶片升力系数为0.4?0.8，第二排叶片升力系数为0.8?1.2，第三排叶片升力系数达1.8左右。 气动叶型式扩压器的主要优点是可以保证压气机的流量范围足够大，其主要缺点是制造成本高，设计所依据的数据库还非常有限。 有叶扩压器-气动叶型式扩压器 在各种类型的扩压器中，槽道扩压器使用的时间最长。在1950年到1980年期间，槽道扩压器得到了广泛的研究，有大量研究结果得以公布，这些成果为槽道扩压器的设计提供了基础。流体在扩压器内部流动过程可以分成三个区域，即无叶扩压器区域，半无叶扩压器区域和槽道区。 有叶扩压器- 槽道扩压器 (1)槽道区 所谓槽道区，是指从扩压器喉部到扩