Рабочие колеса центробежных компрессоров

6.4.1. Типы рабочих колёс

Рабочие колеса в центробежных компрессорах могут быть трех типов (рис. 6.4).

Колеса закрытого типа представляют собой монолитный диск с выполненными в его полости криволинейными каналами (Рис. 6.4,а). Такие колеса имеют наиболее высокие КПД ввиду незначительных потерь на трение воздуха. Однако они сложны в изготовлении и значения окружных скоростей , допускаемых по условию прочности, меньше, чем у других типов.

а)	б)	в)
Рис. 6.4. Типы рабочих колес центробежных компрессоров

Колеса открытого типа состоят из втулки и прямых радиальных лопаток (Рис. 6.4, б). Такие колеса имеют низкий КПД и практически не применяются.

Колеса полуоткрытого типа имеют одну торцевую стенку с расположенными на ней лопатками (Рис.6.4, в). Эти колеса получили широкое применение. Они имеют относительно высокий КПД, просты в изготовлении и обладают достаточной прочностью.

По форме лопаток различают рабочие колеса с лопатками:

• загнутыми вперед (Рис. 6.5,а);

• радиальными (Рис. 6.5, б);  

• загнутыми назад (Рис. 6.5, в).

  Из треугольников скоростей потока на выходе из колеса видно, что при  скорость  в колесе с лопатками загнутыми вперед наибольшая. Поэтому степень повышения давления  и энергия, передаваемая воздуху, в таких колесах будут наибольшими. Однако преобразование кинетической энергии в потенциальную энергию давления сопровождается повышенными потерями, что снижает КПД компрессора. Кроме того, такие колеса обладают малой прочностью и поэтому могут применяться лишь при малых окружных скоростях. Характеристики компрессора при этом крутые и они имеют повышенную склонность к неустойчивой работе. При увеличении производительности мощность на привод компрессора существенно возрастает.

Рабочие колеса с радиальными лопатками имеют самое широкое применение в центробежных компрессорах. Из-за отсутствия изгибающих усилий они могут работать при очень высоких окружных скоростях до 550 м/с, что позволяет достичь высоких значений  и даже выше. КПД компрессоров с такими колесами несколько выше, чем с лопатками загнутыми вперед.

Рабочие колёса с лопатками, загнутыми назад, имеют наиболее высокие КПД η_k. Они нашли преимущественное применение в стационарных компрессорах. Различают рабочие колёса с лопатками сильно загнутыми назад ( = 15-30⁰), которые называют колёсами насосного типа, и с нормально загнутыми назад лопатками ( = 35-55⁰) – колёса компрессорного типа. Следует отметить, что в настоящее время некоторые зарубежные фирмы предпринимают попытки применить в турбокомпрессорах рабочие колёса с выходными углами лопаток = 55-90^° .

Осевая длина колеса  связана в первую очередь с типом турбокомпрессора и величиной относительной меридиональной скорости .

В турбокомпрессорах с подшипниками по концам ротора с целью уменьшения расстояния между опорами осевую длину колеса  стремятся сделать возможно меньшей, что позволяет уменьшить габариты агрегата наддува и критическую частоту вращения ротора. Обычно у таких турбокомпрессоров относительная длина

В турбокомпрессорах с консольным расположением колес ограничение осевой длины колеса определяется стремлением уменьшить его массу и увеличить критическую частоту вращения ротора. Обычно у таких ТКР

Определенное влияние на характеристику компрессора имеет ширина колеса на выходе , которая зависит от плотности и скорости воздуха на выходе. С уменьшением  характеристика компрессора смещается в зону меньших значений .