К этой группе нагнетателей относится радиальный компрес­сор, наименование которого происходит от радиального направ­ления выхода нагнетаемой среды из рабочего колеса, причем вход, как правило, имеет осевое направление (рис. 4.5).

В колесе компрессора потоку газа, динамически взаимодей­ствующему с рабочими лопатками, сообщается кинетическая энергия, которая частично уже в колесе, а частично в диффу­зоре и в спиральном канале преобразуется в энергию давления. В центробежных компрессорах применяются так называемые полуоткрытые колеса (рис. 4.6 и 4.7), у которых проточный ка­нал образован рабочими лопатками и тыльной стенкой диска ко­леса с одной стороны и стенкой корпуса с другой.

Параметры потока (треугольники скоростей) на входе в ра­бочее колесо и на выходе из него схематически представлены на рис. 4.8. На этом рисунке вверху слева показаны лопатки, наклоненные назад, а справа — лопатки с радиальным выходом. Воздух подходит к рабочему колесу компрессора со скоростью с₁. Если во входном устройстве отсутствует направляющий аппарат и соответственно предварительная закрутка, то с₁ = с₀, а окруж­ная составляющая этой скорости с_1и = 0. Сложение окружной скорости и₁ и скорости с₁ дает относительную входную ско­рость w₁. Пройдя лопатки, воздух выходит из рабочего колеса с относительной скоростью w₂, векторное сложение которой с окружной скоростью u₂ позволит определить фактическую ско­рость на выходе с₂.

Изменение момента количества движения можно выразить

где D₁— средний диаметр входа.

Так как мощность N = М?, а ? = u/r, то теоретический на­пор Н_Т? (обтекающий поток, трение отсутствует) равен (H • м / кг)

Для перевода в техническую систему мер необходимо Ньютон (Н) заменить на 1 / g  кг, т. е. разделить правую часть уравнения (4.3) на ускорение свободного падения g. В уравнении (4.3), извест­ном как уравнение Эйлера для лопаточных машин, знак минус относится к случаю положительной закрутки (?₁ < 90°), а знак плюс — к случаю отрицательной закрутки (?₁ > 90°). Заменяя с_2u и c_1u и из треугольников скоростей, можно записать уравнение Эйлера в следующем виде:

При отсутствии предварительной закрутки на входе с_1и = 0. Отсюда H_т? = u₂с_2u, и для радиальных лопаток (?₂ = 90°; c_2u = u₂) и линий обтекания, соответствующих профилю лопа­ток, получаем:

Безразмерный коэффициент напора ? = H / u₂² /2 , откуда для теоретического коэффициента напора ?_т? имеем

а действительный напор с учетом названных выше предпосылок

У колес с диффузорами достигаются значения ? до 1,5.

Как следует из уравнения (4.5), напор пропорционален квад­рату окружной скорости (это приблизительно справедливо и для достижимой степени повышения давления). При коэффи­циенте напора ? = 1,5 и окружной скорости u₂ = 300 м/с напор составит Н = 1,5 / 2  • 9• 10⁴ = 67 500 Н•м/кг или H = 6,75 • 10⁴/9,81 = 6881 м•кгс/кг.

При температуре на входе в компрессор T₁ = 300 К это соответствует степени повышения давления р₂/р₁ = 2,05. В табл. 4.1 представлена примерная за­висимость степени повышения давления от окружной скорости.

На характеристике компрессора, показанной на рис. 4.9, область устойчивой работы отделена от области неустойчивой работы границей помпажа. Степень повышения давления с уве­личением объемного расхода воздуха при постоянной частоте вращения изменяется сначала незначительно (иногда даже не­сколько увеличиваясь), а затем начинает все быстрее падать. На линии дросселирования получаемой при изменении частоты вращения для неизменного дроссельного сечения за компрессо­ром (приблизительно квадратичная парабола в соответствии с характером зависимости между разностью давления и объем­ным расходом при протекании через сопло), напор приблизи­тельно пропорционален квадрату частоты вращения, а объем­ный расход V имеет зависимость от частоты вращения, близкую к линейной. Линии постоянных к. п. д. располагаются на неко­тором (часто небольшом) расстоянии от границы помпажа вокруг линии рабочих точек.

Характеристика лопаточного компрессора существенно от­личается от характеристики нагнетателя объемного типа и имеет следующие особенности.

1. Кривая постоянной частоты вращения имеет переменный наклон; у радиального компрессора вблизи линии помпажа она сначала пологая (почти горизонтальная, иногда даже слегка поднимающаяся), затем загибается вниз. У осевых компрессоров эта кривая, как правило, протекает круто также и у линии помпажа.

2. Достижимая степень повышения давления зависит от ча­стоты вращения.

3. Имеется область неустойчивой работы компрессора (слева от линии помпажа); при малой производительности не может быть достигнута высокая степень повышения давления.

4. На линии оптимальных к. п. д., которая примерно соответ­ствует линии дросселирования, производительность компрессора (объемный расход) линейно пропорциональна частоте вращения, а напор приблизительно пропорционален квадрату частоты вращения.

Так как гидравлические потери (трение о стенки каналов, вихревые потери) в лопаточном компрессоре в виде теплоты не­посредственно переходят к нагнетаемой среде, то процесс сжа­тия здесь протекает по политропе с показателем n > k. Если пренебречь теплоизлучением — что вполне допустимо при боль­шой производительности и малой площади теплоизлучающих поверхностей, — то можно выразить внутренний к. п. д. ?_{i ад}, отнесенный к изоэнтропе (т. е. без учета механических потерь на трение, утечек через неплотности и пр.), следующим образом:

По этому уравнению можно вычислить указанный к. п. д., зная температуры и давления на входе и на выходе компрессора. Значения к. п. д. ?_{i ад} = 80 ... 82% для V = 0,5 ... 1 м³/с и ?_{i ад} = 84 ... .85% для V > 3 м³/с считаются достаточно высокими.

На характеристику компрессора при неизменных корпусе и диаметре рабочего колеса можно повлиять:

изменением угла установки направляющих лопаток ?;

изменением расстояния между направляющими лопатками и рабочим колесом;

безлопаточным исполнением диффузора;

изменением ширины входа в диффузор;

изменением ширины выхода из колеса; изменением диаметра на входе в компрессор (рис. 4.10).

На рис. 4.11 показаны характеристики одного и того же компрес­сора при различных углах установки направляющих лопаток.

В табл. 4.2 сопоставлены основные свойства компрессоров важнейших типов.