miniatura|Rotor de compresor Napier NA357Europort 2009 thumb|Compresor centrifugal (albastru), parte al unei turbosuflante thumb|Compresor centrufugal (albastru), ca a doua parte a compresorului unui motor cu reacție Un compresor centrifugalLiviu Dan Negru, Compresoare (curs), Timișoara: Litografia IPTVT, 1985, p. 6 (sau compresor centrifug, compresor radialPetrescu, 1978, p. 110) este o mașină termică dinamică cu simetrie radială, care realizează comprimarea gazelor sau vaporilor prin centrifugarea acestora în urma mișcării de rotație rapidă a paletelor rotorului.Ștefănescu, Dragoș Sfințeanu, Mircea Marinescu, Ioan Ganea, Stoian Petrescu (coordonatori), Lexicon de termodinamică și mașini termice. Vol. I A-E, Editura Tehnică, București, 1985, p. 212
Compresoarele dinamice, folosind energia mecanică primită de la sistemele care le antrenează realizează creșterea vitezei (energiei cinetice) a unui debit continuu de gaz sau vapori care trec prin rotor,Petrescu 1978, p. 122 viteză care apoi este transformată în presiune statică prin încetinirea gazului sau a vaporilor într-un difuzor.
Istoric În ultimii 100 de ani, oamenii de știință specializați în aplicarea cunoștințelor științifice, printre care Aurel Stodola (1903), Pfleiderer (1952), Hawthorne (1964), Shepherd (1956), Lakshminarayana (1996), și Japikse (diverse texte, citări), au instruit tineri ingineri în noțiunile fundamentale ale turbomașinilor. Aceste cunoștințe se aplică tuturor pompelor, ventilatoarelor, suflantelor și compresoarelor dinamice, axisimetrice, în configurații axiale, centrifugale sau mixte.
Această relație este motivul pentru care progresele înregistrate în turbine și compresoare axiale sunt aplicate și la alte turbomașini, inclusiv la compresoarele centrifugal. Îmbunătățirile compresoarelor centrifugale nu au fost realizate prin descoperiri majore, ci prin înțelegerea și aplicarea unor cunoștințe descoperite treptat de numeroase persoane.
+Cronologie parțială a contribuțiilor < 1689 Turbomașini timpurii Pompe, suflante, ventilatoare 1689 Denis Papin Originea compresorului centrifugal 1754 Leonhard Euler Ecuația lui Euler pentru pompe și turbine 1791 John Barber Primul brevet de turbină cu gaze 1899 Auguste Rateau Primul compresor centrifugal practic 1927 Aurel Stodola Teoria unghiului de ieșire din palete 1928 Adolf Busemann Aplicarea unghiului de ieșire din palete 1937 Hans von Ohain Primul motor cu reacție cu compresor centrifugal > 1970 Turbomașini moderne 3D-CFD, turbopompe pentru rachete, pompe medicale
În aerodinamică și termodinamică thumb|upright=1.5|În aerodinamică și termodinamică Figura alăturată prezintă contribuțiile în aerodinamica și termodinamica turbomașinilor. Axa orizontală reprezintă ecuația energiei, care rezultă din principiul întâi al termodinamicii. Axa verticală, care poate fi caracterizată de numărul Mach, reprezintă domeniul fluidelor compresibile. Axa Z, care poate fi caracterizată de numărul Reynolds, represents domeniul fluidelor viscoase. Matematicienii și fizicienii care au pus bazele acestui domeniu sunt Isaac Newton, Daniel Bernoulli, Leonhard Euler, Claude-Louis Navier, George Stokes, Ernst Mach, Nikolai Egorovici Jukovskyi, Martin Kutta, Ludwig Prandtl, Theodore von Kármán, Paul Richard Heinrich Blasius și Henri Coandă.
În domeniul turbomașinilor O imagine ca cea de mai sus poate prezenta contribuțiile în domeniul mecanicii turbomașinilor. Axa orizontală reprezintă ecuația energiei, cu turbinele ca mașini de forță, în stânga și compresoarele ca mașini generatoare, în dreapta. În domeniul fizicii, axa verticală reprezintă vitezele în turbomașini. Axa Z reprezintă turbomașinile axiale și cele centrifugale. Curgerile mixte sunt cele care au loc între extremele axial și centrifugal. Printre cei ce au adus contribuții semnificative în realizările practice ale turbomașinilor se numără: Denis Papin, Kernelien Le Demour, Daniel Gabriel Fahrenheit, John Smeaton, Auguste Rateau, John Barber, Alexander Sablukov, Charles Algernon Parsons, Ægidius Elling, Sanford Alexander Moss, Willis Carrier, Adolf Busemann, Hermann Schlichting, Frank Whittle și Hans von Ohain.
Componentele unui compresor centrifugal simplu thumb|Compresor centrifugal cu două trepte al unui turbopropulsor, secționat. De la stânga la dreapta: zona de aspirație inelară, canale intrare, palete directoare, rotorul paletat al primei trepte, difuzoarele primei trepte, rotorul treptei a doua, difuzoarele treptei a doua, colectorul de aer comprimat. Antrenarea rotoarelor se face prin arborele din dreapta. (Angrenajul care se vede este reductorul elicei) O treaptă simplă de compresor centrifugal are patru componente (enumerate în ordinea curgerii): admisia, rotorul, difuzorul și colectorul. Imaginea alăturată prezintă fiecare dintre componentele traseului de curgere, aerul intrând axial în rotorul centrifugal de la stânga la dreapta. Acest rotor de turbopropulsor (sau de elicopter) se rotește în sens antiorar când este privit de la stânga la dreapta.
Aspirația Cea mai simplă zonă de aspirație a unui compresor centrifugal este de obicei o conductă simplă. În funcție de aplicație, aspirațiile pot fi foarte complexe. Acestea pot include și alte componente, cum ar fi o supapă de accelerație la aspirație, un orificiu încapsulat, o conductă inelară, o conductă bifurcată, un aparat director (palete de ghidare staționare utilizate pentru curgerea liniară sau turbionară) sau palete de ghidare mobile (utilizate pentru reglarea variabilă a aspirației). Aspirația compresorului are adesea senzori pentru măsurarea presiunii și temperaturii, în scopul monitorizării performanței compresorului.
Ecuația lui Bernoulli joacă un rol important în înțelegerea componentelor staționare fără palete, cum ar fi o aspirație. În situații inginerești care presupun o curgere adiabatică această ecuație poate fi scrisă sub forma:
unde: indicele este intrarea în compresor, starea 0; indicele este intrarea în rotor, starea 1; este presiunea; este densitatea, în funcție de presiune; este viteza fluidului; este coeficientul de transformare adiabatică a fluidului.
Rotorul thumb|Modelare grafică a rotorului Componenta care definește o treaptă a unui compresor centrifugal este rotorul treptei respective. Rotoarele sunt proiectate în multe configurații, inclusiv „deschise” (cu palete vizibile), „acoperite”, cu toate paletele de lungime completă sau nu (v. figurile). În general, convenția matematică acceptată utilizează indicele 1 pentru intrarea în rotor și indicele 2 pentru ieșirea din acesta.
Pe măsură ce fluidul trece prin rotor de la poziția 1 la 2, energiile cinetică și potențială cresc. Acest lucru este identic cu ceea ce se întâmplă într-un compresor axial, cu excepția faptului că fluidul poate atinge niveluri de energie mai ridicate prin creșterea razei rotorului. În multe compresoare centrifugale moderne cu randament înalt, gazul care iese din rotor se deplasează aproape cu viteza sunetului.
Majoritatea rotoarelor moderne folosesc palete curbate înapoi.
Din ecuațiile generale ale lui Euler se deduce , care joacă un rol important în înțelegerea funcționării rotorului. Această ecuație poate fi scrisă sub forma:
unde: indicele 1 se referă la intrarea în rotor; indicele 2 se referă la ieșirea din rotor; este energia transmisă fluidului; este accelerația gravitațională; este viteza tangențială a paletelor rotorului; este viteza relativă a fluidului față de rotor; este viteza relativă a fluidului față de stator.
Difuzorul thumb|Rotorul compresorului NASA CC3 (în mijloc) înconjurat de difuzor Următoarea componentă dintr-un compresor centrifugal simplu, în aval de rotor, este difuzorul. Difuzorul transformă energia cinetică a fluidului în energie potențială prin reducerea treptată a vitezei acestuia. Difuzoarele pot fi cu sau fără palete. Difuzoarele cu palete pot fi de tip pană (v. figura alăturată), canal sau țeavă. Unele compresoare nu au difuzor. Convenția general acceptată utilizează starea 3 pentru intrarea în difuzor și starea 4 pentru ieșirea din acesta.
Ecuația lui Bernoulli are un rol important în înțelegerea funcționării difuzorului. În situații inginerești care presupun o curgere adiabatică, această ecuație poate fi scrisă sub forma:
unde: indicele desemnează intrarea în difuzor, starea 2; indicele desemnează ieșirea din difuzor, starea 4.
Colectorul thumb|upright=1.5|Compresor centrifugal (secționat) cu indicarea componentelor principale Colectorul unui compresor centrifugal poate avea diverse forme, cu secțiune constantă sau în formă de melc.
Așa cum sugerează și numele, scopul unui colector este de a colecta debitul și de a-l dirija către o componentă din aval, ca în cazul la un compresor multietajat. La motoarele cu reacție sau la turbinele cu gaze difuzorul poate refula direct într-o cameră de ardere inelară. Colectorul și conducta de refulare pot conține senzori și supape pentru monitorizarea și controlul compresorului. În unele aplicații, fără difuzor, colectoarele pot prelua sarcina de conversie a energiei cinetice în presiune statică, însă cu randament mai mic decât cel al difuzorului.
Asemănări în turbomașini Compresoarele centrifugale sunt în multe privințe asemănătoare cu alte turbomașini, iar asemănările și deosebirile sunt următoarele.
Asemănarea cu compresoarele axiale thumb|upright= 1.5|Motor cu reacție secționat, având un compresor mixt, axial-centrifugal Compresoarele centrifugale sunt similare cu compresoarele axiale prin faptul că sunt compresoare rotative cu palete profilate aerodinamic. Ambele sunt prezentate în fotografia alăturată a unui motor cu reacție, al cărui compresor are 5 trepte de compresor axial și o treaptă de compresor centrifugal. Prima parte a rotorului este foarte asemănătoare cu un compresor axial. Partea de compresor centrifugal diferă de cele axiale prin faptul că au o variație semnificativă a razei de la intrare la ieșirea rotorului, ceea ce produce un raport de creștere a presiunii mult mai mare într-o singură treaptă (de exemplu, 8 Gunston, Bill (2006) The Development of Jet and Turbine Aero Engines, 4th edition, , p. 217 la motorul pentru elicoptere PW200 al Pratt & Whitney Canada) decât poate realiza o treaptă axială. Motorul experimental german Heinkel HeS 011 din anii 1940 a fost primul turboreactor de aviație care avea o treaptă de compresor centrifugal. Cu un astfel de compresor mixt este echipată și seria de turboventilatoare mici PW600 a Pratt & Whitney Canada.
Asemănarea cu ventilatoarele centrifugale thumb|upright=1.5|O suflantă centrifugală cu difuzorul plasat vertical Compresoarele centrifugale sunt similare cu ventilatoarele centrifugale de tipul celui prezentat în figura alăturată, deoarece ambele cresc energia fluidului utilizând palete cu raza crescătoare. Spre deosebire de ventilatoarele centrifugale, compresoarele funcționează la turații mai mari pentru a realiza creșteri ale presiunii mai mari. În multe cazuri metodele inginerești utilizate pentru proiectarea unui ventilator centrifugal sunt aceleași cu cele pentru proiectarea unui compresor centrifugal, astfel încât acestea pot arăta foarte asemănător.
În scopul generalizării și definirii se poate spune că compresoarele centrifugale au adesea creșteri ale densității fluidului mai mari de 5 %. De asemenea, acestea funcționează adesea cu viteze relative ale fluidului peste Mach 0,33 când fluidul este aerul sau azotul. Prin contrast, ventilatoarele și suflantele sunt adesea considerate a avea creșteri ale densității de mai puțin de 5 % și viteze relative maxime ale fluidelor sub Mach 0,33.
thumb|Vedere expandată a unui ventilator cu colivie de veveriță Asemănarea cu ventilatoarele cu colivie de veveriță Ventilatoarele centrifugale cu colivie de veveriță sunt folosite în principal la ventilație. Câmpul de curgere din cadrul acestui tip de ventilator are o recirculație internă. Prin comparație, un ventilator centrifugal este uniform pe circumferință.