无叶扩压器的工作原理简介

叶轮以后的气流是以c₃的速度和α₃的方向角，向无叶扩压器的进口3-3截面流去的。在一般情况下，无叶扩压器的宽度都是等宽度的，如果忽略气体在无叶扩压器中的比体积变化和扩压器壁面对气体的摩擦，那么无叶扩压器里的气流将按下列两个基本规律进行流动。

（1）流体连续性规律 由于气流流量q_V是一定的，随着通流截面直径D的增大，通流截面积F=πDb₃将与直径成正比地增大。因此，气流的径向分速度c_r将与直径D成反比地减小：

式中 b₃——无叶扩压器的宽度；

D₃——无叶扩压器的进口直径。

（2）动量矩不变规律 气流在无叶扩压器的光滑壁面中流动时，如果不考虑壁面摩擦力对流体的作用，则气流的动量矩将保持不变，即气流的圆周分速度cu与半径的乘积将在流动过程中保持不变：

随着气流向外径方向流去时的直径D的增大，气流的圆周分速度c_u将成反比地下降：

由上述两个规律，可以看出气流在任何直径位置上的气流方向角α为

即在无叶扩压器里，气流将作方向角α=α₃=α₄的流动。

而气流的流速可表示为

气流的流速将随着直径的增大而成反比下降。(www.xing528.com)

无叶扩压器中的气体按照方向角α不变的流动，通常称为对数螺旋线流动。

不受圆周方向外力作用时物体动量矩保持不变的规律，可以通过下例实验进行解释。

如图4-2所示，把一个带有铁球的绳子穿在挂钩上，绳子的长度可以按实验时的需要而随时缩短或放长。先把铁球放在图4-2所示的中间位置上（位置②），让它绕O-O′轴线做圆周运动，圆周速度为c″_u，铁球球心距O-O′轴线的半径为r″。现在如果把绳子缩短，使铁球的运动半径缩短到r′，这时铁球将在位置①，由于半径的缩小而成反比地加快了圆周速度。使铁球的圆周速度由c″_u显著地加快到c′_u

相反的，如果把绳子放长，使铁球的运动半径增大到，这时铁球将在位置③，由于半径的增大而成反比地减慢了铁球的圆周速度，使铁球的圆周速度由c″_u明显地减慢到

这样，就证实了物体在没有圆周方向外力的作用下，物体（包括气体）将按照动量矩守恒的规律进行运动，即

图4-2 物体的动量矩守恒实验

对于实际无叶扩压器来说，气流进入无叶扩压器后，由于壁面摩擦阻力的影响，会使气流圆周分速度c_u减小，但是气流在扩压流动过程中比体积也会减小，即气流的径向分速度c_r也得到了下降。这样，对于实际无叶扩压器（b₃=b₄≈b₂）的气流流动来说，可以大致认为无叶扩压器出口的气流方向角α₄与叶轮气流出口方向角α₂一致，即

这时，可将无叶扩压器的出口流速c₄表示为