Температура воздуха на выходе из безлопаточного диффузора 
, а при наличии лопаточного диффузора 
, где 
- изобарная теплоёмкость.
Для расчета давления воздуха на выходе из диффузоров необходимо иметь значение показателя политропы сжатия (изменения состояния) в диффузорах 
. Его определяют используя основное уравнение движения воздуха, устанавливающее равенство между кинетической энергией и суммой работ всех внешних и внутренних сил. В диффузорах энергия воздуху не сообщается. Считая, что теплообмен между воздухом в компрессоре и окружающей средой отсутствует, получим, что вся работа трения воздуха о стенки, превращается в теплоту, идущую на подогрев воздуха. Тогда для выхода из лопаточного диффузора можно записать равенство
 .
| (6.28) |
Для учета трения Б. С. Стечкиным предложена зависимость 
, где 
- коэффициент сопротивления диффузоров. С учетом этого уравнение движения воздуха применительно к диффузорам можно записать в виде
, (6.29)
а значение показателя политропы в диффузорах вычислять по уравнению 
. (6.30)
Коэффициент потерь в диффузоре принимается: =0,33..0,45 – для коротких безлопаточных диффузоров, =0,22..0,35 – для длинных и лопаточных диффузоров. При указанных значениях коэффициента 
показатель политропы находится в пределах 
1,8...2,1.
Показатель процесса повышения давления воздуха в диффузорах можно определить также по зависимости 
,
где 
– политропный КПД диффузора.
Для коротких безлопатоных диффузоров, предшествующих лопаточному, принимают 
= 0,55...0,67, а для длинных безлопаточных диффузоров = 0,65…0,78. Повышенные значения КПД соответствуют меньшим числам M2, большим относительным 
и значениям угла 
до 35°, а также диффузорам, суженным до 
.
При наличии только безлопаточного диффузора давление на выходе из него вычисляют по уравнению 
.
Для контроля за режимом течения воздуха (величиной абсолютной скорости) на каждом участке компрессора используется число 
. Должно быть 
.
За лопаточным диффузором температура и давление воздуха вычисляются по уравнениям:
и 
.
Лопаточный диффузор выполняют шириной 
или со стенками, расходящимися под углом 
. Расширение диффузора в меридиональной плоскости особенно желательно, когда велика доля потерь трения (малые 
, малые абсолютные размеры колеса). Для определения числа лопаток диффузора из условия оптимального относительного шага используют зависимость (см. рис. 6.11) 
, где 
- углы наклона лопаток на входе и выходе.
Воздухосборники (улитки).
Из диффузора центробежного компрессора воздух поступает в воздухосборник, выполняемый обычно в виде улитки с переменной по углу разворота площадью поперечного сечения (рис.6.12). Форма сечений: грушевидная, круглая, квадратная, симметричная и несимметричная, наклоненная в сторону всасываемого патрубка компрессора или в противоположную сторону. Наибольший КПД имеет ступень с несимметричной круглой улиткой. При отсутствии лопаточного диффузора для торможения потока воздуха применяют симметричные улитки грушевидного сечения. При работе компрессора с таким диффузором на нерасчетном режиме возникает неравномерное в окрестном направлении поле давлений. При наличии лопаточного диффузора этого не происходит.
Изменение площади поперечного сечения улиток должно обеспечивать заданную скорость воздуха на входе во впускной трубопровод поршневого двигателя.
|
| Рис. 6.12. Схема воздухосборника (улитки) |
При проектировании улитки принимается, что через неё в сечении А-А, отстоящем от начала улитки на угол 
, проходит количество воздуха равное 
, а скорость воздуха изменяется по радиусу по тому же закону, что и в щелевом диффузоре, то есть 
. Значение 
можно определить на выходе из диффузора 
или принять по величине средней скорости 
м/с на выходе из улитки при угле 
(см. рис. 6.12). Плотность воздуха в улитке считают постоянной и равной 
. Тогда при средней скорости 
в выходном сечении улитки объёмный расход воздуха равен 
.
Количество преобразованной кинетической энергии воздуха в потенциальную энергию давления в улитке определяется разностью удельной кинетической энергии потока на входе 
, выходе 
и потерями в ней 
. Повышение напора равно 
, где скорость 
, площадь выходного сечения 
, а плотность воздуха принимается 
.
Скорость 
находится в диапазоне 
. Потери в улитке 
возникают вследствие внезапного расширения тракта (улитка – трубпровод) и трения. Снижение напора при этом составляет 2…4%, а КПД улитки находится в пределах 
.
