Влияние типа решетки и числа лопаток колеса повышенной ширины на характеристики ступени и ее элементов показано на рис. 2. Двухъярусная решетка с числом лопаток га/г1=24/12 при работу колеса в ступени с лопаточным диффузором имеет неоспоримое преимущество по сравнению с колесом, имеющим одноярусную решетку и число лопаток 2*= 18. Максимальный КПД ступени в первом случае выше на 2 %, коэффициент напора выше примерно на 5 % относительных во всем диапазоне расходов. Применение двухъярусной решетки повышает КПД колеса, что сказывается на экономичности н эффективности ступени в целом.
Сравнение эффективности лопаточного (<Хз==22,5°; 2з=20, I)4= 1,54) и без-лопаточного (0,9)
диффузоров в ступени с широкими колесами / и 2 показали, что ответ на вопрос о преимуществах того или иного типа диффузора является неоднозначным и зависит от того, какое перед ним расположено колесо. В случае использования колеса 1 величины ПОЛ и ф вблизи оптимального режима (0,27-г 0,32) практически одинаковы для обоих типов диффузоров. Максимальное значение КПД ступени составляет 0,83 для варианта с без-лопаточным диффузором и 0,825 — с лопаточным. При испытании колеса 2 в широком диапазоне коэффициентов расхода фг2=0,26-г; -г 0,35 отмечалось преимущество лопаточного диффузора (рис. 3, б). Максимальное значение КПД н величина г|? для варианта с лопаточным диффузором получены на 2,5 % выше, чем при испытании того же колеса с без-лопаточным диффузором.
Результат испытания колеса 1 с без-лопаточным диффузором оказался неожиданным. Он объясняется тем, что колесо 1 с одноярусной решеткой (г2= 18) имеет, оптимальный режим работы при фг2=0,31-г 0,32, что, хорошо согласуется с оптимальным режимом без-лопаточного диффузора,, тогда как оптимальный режим лопаточного диффузора находится несколько левее (ф=0,29-е-4-0,3). Учитывая простоту изготовления без-лопаточного диффузора, ему следует отдать предпочтение в рассматриваемом случае..
Такой вывод привел к необходимости более подробного исследования ступени с колесом 1 и без-лопаточным диффузором с целью выявления влияния его относительной ширины Ь3 на характеристики ступени и ее элементов. При этом величина Ь3 варьировалась в пределах 0,72... 1,25 при прочих равных условиях.
Величина 4^=1,25 соответствовала ширине лопаточного диффузора и была получена путем снятия лопаток. Уменьшение величины Ь3 достигалось за счет установки специальных стенок, обеспечивающих плавные (без-уступные) линии обводов меридионального сечения поворотного участка 4—5 (где 4 — выход из диффузора, 5 — вход в ОНА). Исследованы диффузоры со следующими значениями параметра Ь3: 0,72; 0,82; 0,92; 1,03 и 1,25. Характеристики ступени и ее элементов для указанных значений Ь8 представлены на рис. 4. Полученные результаты свидетельствуют о том, что изменение параметра Ь3 в пределах 0,82... 1,03 не оказало никакого влияния на характеристики. Лишь при крайних значениях, равных 1,25 н 0,72, КПД Г)Пол и коэффициент напора заметно снизились вследствие роста потерь на -участке 2—к. Можно предположить, что при Ь3— 0,72 увеличение потерь связано главным образом с участком 4—6 (где 6 — выход из ОНА) и объясняется возрастанием скорости С4 и увеличением диффузорности на повороте из диффузора в ОНА. При 4^=1,25 механизм снижения КПД ступени иной. Он связан с дополнительными потерями на внезапное расширение за колесом на участке 2—3 (где 3 — вход в диффузор) н появлением дополнительных зон отрыва потока вследствие уменьшения угла а3 и удлинения траектории полета частиц газа в диффузоре. Выводы
1. Для колес компрессорного типа с повышенной относительной шириной Ь2= 0,1 можно использовать цилиндрические (непространственные) лопатки без существенного ущерба для КПД ступени.
2. Наиболее высокие значения КПД т)Пол и коэффициента напора ф для колес с относительной шириной 6а=0,1 и углом выхода Р2=48° получены при использовании двухъярусной решетки лопаток (23/21= =24/12) и лопаточного диффузора.
3. Без-лопаточный диффузор хорошо зарекомендовал себя в ступени с широким колесом компрессорного типа (Ра=48°, Ь2=0,1) с одноярусной лопаточной решеткой (22=18).
4. Изменение относительной ширины без-лопаточного диффузора Ь3 в пределах 0,8...1,0 не влияет на характеристики ступени с колесом повышенной ширины при Ра—48°, Ь2= 0,1 и г2= 18, что может быть использовано при унификации проточных частей центробежных компрессорных машин.