Диффузор (в гидроаэродинамике) — профилированная часть канала (трубы), в которой происходит замедление потока. При этом перепад статических давлений на диффузоре может быть меньше, чем на участке прямой трубы исходного сечения (см. ), т. е. его бывает отрицателен; однако при росте длины при постоянном раскрытия и при увеличении угла раскрытия диффузора может произойти отрыв потока от стенок (вблизи них образуются ), при этом коэффициент сопротивления диффузора очень сильно возрастает .

Существует конструкция, обратная диффузору, называемая конфузор — часть канала, в которой происходит соединение и плавный переход большего сечения в меньшее. Движение воздуха в конфузоре характеризуется тем, что динамическое давление в нём в направлении движения потока увеличивается, а статическое — уменьшается. Увеличивается скорость дозвукового течения жидкости или газа.

Область применения диффузоров

Диффузор применяется в устройствах, в которых осуществляется перемещение жидкостей и газов ( , и др.). В часть механической , предназначенной для возбуждения в окружающем воздухе.

Диффузором в автомобильной промышленности принято считать часть или элемент обвеса (см. ).
Диффузор в

Конфузор

Конструкция, обратная диффузору, называемая конфузор — часть канала, в которой происходит соединение и плавный переход большего сечения в меньшее. Движение воздуха в конфузоре характеризуется тем, что динамическое в нём в направлении движения потока увеличивается, а статическое — уменьшается. Увеличивается течения жидкости или газа.

При круглых воздуховодах конфузор имеет вид усечённого конуса, при квадратных — усечённой пирамиды. Наиболее часто конфузор используют для подсоединения воздуховода к всасывающей стороне , что позволяет уменьшить ζ () (вследствие более плавного сужения воздушного потока и предотвращения и образования ), а следовательно, уменьшить , развиваемого вентилятором.

ζ = λ T 8 sin ⁡ α / 2 (1 − 1 n 2) {\displaystyle \zeta ={\frac {\lambda _{T}}{8\sin {\alpha /2}}}\left(1-{\frac {1}{n^{2}}}\right)} ,

где n = S 1 S 2 {\displaystyle n={\frac {S_{1}}{S_{2}}}} — степень сужения; λ T {\displaystyle \lambda _{T}} — коэффициент потерь на трение по длине при турбулентном режиме.

Гидравлическое сопротивление конфузора всегда меньше гидравлического сопротивления диффузора такого же размера.

Течения в диффузоре и конфузоре

В конфузоре с небольшим углом раскрытия повышенного обычно не возникает, жидкость меняет направление плавно, и потери давления в основном связаны с ростом скорости. При росте угла раскрытия конфузор превращается во внезапное сужение, образуются застойные зоны с вихрями.

В местных сопротивлениях имеют место дополнительные потери напора, которые определяются по формуле Вейсбаха (29.1) или (29.2):

· потери напора, м

Dh м = z × ;

· потери давления, Па

Dр м = z × r × ,

где v – средняя скорость в сечении, обычно после местного сопротивления , м/с;

z – коэффициент местного сопротивления, безразмерный;

r – плотность жидкости, кг/м 3 ;

g – ускорение силы тяжести, м/с 2 .

При развитом турбулентном режиме течения в автомодельной области коэффициент z от числа Рейнольдса не зависит , а зависит от вида местного сопротивления, его геометрической формы и размеров препятствий на пути потока (иначе, геометрии потока).

Рассмотрим некоторые случаи местных гидравлических сопротивлений при турбулентном течении в автомодельной области и напорном движении.

1. Внезапное расширение трубопровода (рис. 52). Сечение трубопровода внезапно расширяется от площади w 1 до площади w 2 . В месте расширения поток отрывается от твёрдых стенок, образуя транзитную струю, которая постепенно расширяется. На некотором расстоянии от кромки расширения транзитная струя заполнит сечение w 2 . Между стенкой трубы и поверхностью транзитной струи жидкость медленно вращается, образуя водоворотную область. На границе между транзитной струёй и водоворотной областью происходит интенсивное вихреобразование. В связи с интенсивным вихреобразованием на границе транзитной струи и последующим гашением вихрей, происходят потери удельной энергии при внезапном расширении, которые можно определить по формуле Вейсбаха (29.1) или (29.2).

Коэффициенты сопротивления при внезапном расширении потока определяются следующими выражениями:

v 1 в сечении 1-1 (до местного сопротивления)

z в.р. 1 = ; (30.1)

· коэффициент, отнесённый к средней скорости v 2 в сечении 2-2 (после местного сопротивления)

z в.р. 2 = . (30.2)

где w 1 – площадь поперечного сечения трубопровода до расширения, м 2 ;

w 2 – площадь поперечного сечения трубопровода после расширения, м 2 .

Рисунок 52 – Внезапное расширение Рисунок 53 - Диффузор

При Re > 5× 10 3 коэффициенты сопротивления при внезапном расширении зависят только от отношения площадей w 1 и w 2 .

Потери удельной энергии при внезапном расширении трубопровода могут быть определены также по формуле Борда:

· потери напора, м

Dh в.р. = ; (30.3)

· потери давления, Па

Dр в.р. = r × , (30.4)

где v 1 – средняя скорость в сечении до местного сопротивления, м/с;

v 2 – средняя скорость в сечении после местного сопротивления, м/с;

a – коэффициент Кориолиса.

Потери напора при внезапном расширении равны скоростному напору, соответствующему потерянной скорости (v 1 – v 2 ).

Если принять a = 1, формулы (30.3) и (30.4) принимают вид:

· потери напора, м

Dh в.р. = ; (30.3, а)

· потери давления, Па

Dр в.р. = r × , (30.4, б)

2. Постепенное расширение (диффузор ) (рис. 53).

Вследствие малости потерями удельной энергии по длине диффузора часто пренебрегают (z дл. » 0). Поэтому принимаем, что коэффициент сопротивления диффузора равен коэффициенту сопротивления на постепенное расширение (z д = z п.р. ).

Коэффициенты сопротивления диффузора обычно относят к скорости в первом сечении v 1 (до местного сопротивления). Тогда коэффициент сопротивления диффузора равен:

z д = k д × z в.р. 1 = k д × . (30.5)

где k д – коэффициент смягчения диффузора;

Коэффициент смягчения диффузора k д учитывает уменьшение потерь энергии на диффузоре по сравнению с внезапным расширением при том же соотношении сечений соединяемых труб. Коэффициент k д находится по справочным таблицам в зависимости от углаконусностидиффузораQ .

Потери удельной энергии на диффузоре по формуле Борда (при a = 1) равны:

· потери напора, м

Dh в.р. = k д × ; (30.6)

· потери давления, Па

Dр в.р. = k д × r × , (30.7)

В зависимости от угла конусности движение в диффузоре может быть безотрывным (при Q < 8 0 …10 0), либо может происходить отрыв потока от стенок на части длины диффузора (при ~ 10 0 < Q < 50 0 …60 0). Полный отрыв потока от стенок по всей длине диффузора наблюдается при Q > 50 0 …60 0 . Отрыв бывает несимметричным и даже односторонним. Наивыгоднейший угол конусности изменяется в пределах от 5 0 до 8 0 .

3. Внезапное сужение (рис. 54). При внезапном сужении за кромкой сужения происходит отрыв потока от стенки и образование транзитной струи, которая сначала испытывает сжатие, а затем расширение. Между твёрдой стенкой и поверхностью транзитной струи образуется водоворотная зона. Образуются вихри, которые в результате обмена жидкостью между водоворотной зоной и транзитной струёй проникают в поток, где гасятся трением. В результате работы сил трения часть механической энергии потока переходит в теплоту. Потери удельной энергии равны:

Dh в.с. = z × или Dр в.с = z в.с × r × .

Рисунок 54 – Внезапное сужение Рисунок 55 - Конфузор

Коэффициент местного сопротивления на внезапном сужении z в.с при Re > 1´10 4 зависит только от отношения площадей . Значение коэффициента z в.с можно определить по формуле

z в.с. = (30.8)

где e - коэффициент сжатия струи.

Коэффициент сжатия струи равен отношению минимального живого сечения потока w с к площади трубопровода меньшего сечения w 2

e = , (30.9)

где w с - минимальное живое сечение потока;

w 2 - площадь трубопровода меньшего сечения w 2 (после местного сопротивления).

Коэффициент сжатия струи e зависит от степени сжатия потока n и его можно оценить по эмпирической формуле:

e = 0,57 + . (30.10)

где n – степень сжатия потока.

Степень сжатия потока n представляет собой отношение площади трубопровода меньшего сечения w 2 (после местного сопротивления) к площади трубопровода большего сечения w 1 (до местного сопротивления):

n = . (30.11)

4. Постепенное сужение (конфузор ) (рис. 55). При движении жидкости в конфузоре скорость потока вдоль трубопровода возрастает, а давление уменьшается. Так как жидкость движется от большего давления к меньшему, то причин для срыва потока (как это имело место в диффузоре) в конфузоре меньше. Поэтому сопротивление конфузора всегда меньше сопротивления диффузора с теми же геометрическими характеристиками.

Вследствие малости потерями удельной энергии по длине конфузора часто пренебрегают (» 0). Поэтому принимаем, что коэффициент сопротивления конфузора равен коэффициенту сопротивления на постепенное сжатие (z к = z п.с. ).

Коэффициент сопротивления конфузора z к равен:

z к = k к × z в.с. = k к × , (30.12)

где k к – коэффициент смягчения конфузора.

Коэффициент смягчения конфузора k к учитывает уменьшение коэффициента z в.с. , а следовательно, потерь энергии на конфузоре по сравнению с внезапным сужением при том же соотношении сечений соединяемых труб. Коэффициент k к зависит от углаконусностиконфузораQ .

5. Поворот (рис. 56). В результате искривления потока на вогнутой стороне внутренней поверхности трубы давление больше, чем на выпуклой. В связи с этим в направлении течения создаются различия в скорости, способствующие отрыву потока от стенок. Это приводит сначала к сужению струи, а затем – далее по течению – к её расширению. При этом возникают значительные потери удельной энергии.

При резком повороте трубы, который называется также простым или острым коленом (незакруглённое колено), потери удельной энергии особенно велики. Для гладких стенок труб с круглым и квадратным поперечным сечением при Re > 2´10 5 коэффициент сопротивления поворота z пов. р. зависит только от угла поворота Q .

Рисунок 56 - Поворот

При плавном повороте трубы (закруглённое колено, отвод) вихреобразование уменьшается и потери удельной энергии будут значительно меньше. Коэффициент сопротивления поворота z пов. зависит от угла поворота, а также от отношения радиуса закругления R п к диаметру трубы d и от величины коэффициента гидравлического трения l .

Коэффициент сопротивления при плавном повороте трубопровода на произвольный угол Q определяется по формуле:

z пов. = а × z 90 , (30.13)

где а – справочный коэффициент, зависящий от угла поворота;

z 90 – коэффициент местного сопротивления при плавном повороте трубы на 90 0 .

Коэффициент местного сопротивления при плавном повороте трубы на 90 0 определяют по эмпирической формуле Альтшуля:

z 90 =
, (30.14)

где d – диаметр трубопровода, м;

R п – радиус закругления трубы, м;

l - коэффициент гидравлического трения.

Реферат на тему:

Диффузор (научное определение)

План:

1 Область применения диффузоров
2 Конструкция диффузоров
3 Конфузор
4 Течения в диффузоре и конфузоре

Введение

Диффузор (в аэрогидродинамике) - часть канала (трубы), в которой происходят замедление (расширение) потока и увеличение давления. При скоростях, не превышающих скорости звука, площадь поперечного сечения Д. вдоль потока возрастает, а при сверхзвуковых скоростях уменьшается. Существует конструкция, обратная диффузору, называемая конфузор - часть канала, в которой происходит соединение и плавный переход большего сечения в меньшее. Движение воздуха в конфузоре характеризуется тем, что динамическое давление в нём в направлении движения потока увеличивается, а статическое - уменьшается. Увеличивается скорость течения жидкости или газа.

1. Область применения диффузоров

Диффузор применяется в устройствах, в которых осуществляется перемещение жидкостей и газов (водопроводах, воздуховодах, газопроводах, нефтепроводах, аэродинамических трубах, реактивных двигателях и др.). В электроакустике часть механической колебательной системы громкоговорителя, предназначенной для возбуждения звуковых волн в окружающем воздухе.

2. Конструкция диффузоров

Акустический диффузор обычно изготовляется из специальных сортов бумаги и гибко крепится к металлическому корпусу громкоговорителя.
Диффузор в фототехнике приспособление для получения фотографического изображения мягкого рисунка. Представляет собой: а) плоскопараллельную стеклянную пластинку с квадратной сеткой или концентрическими кругами, нанесёнными алмазом на расстоянии 2-3 мм; б) узкие полоски стекла шириной 0,1 диаметра объектива и толщиной 0,8-1 мм. Полоски и пластинки укрепляются в оправу, которая надевается на объектив фотоаппарата или фотографического увеличителя после наводки на резкость.
Диффузор в производстве глинозёма аппарат для проточного выщелачивания дроблёного бокситового спека. Обычно 12-14 таких аппаратов соединяются последовательно, образуя батарею. Особенность проточного выщелачивания в Д. состоит в том, что спек в них остаётся всё время неподвижным на решётчатом днище, а раствор последовательно в каждом Д. просачивается через толщу спека. Омывая каждую отдельную частицу, а также проникая по порам внутрь её, раствор выщелачивает растворимые составляющие. В один конец батареи подаётся горячая вода, из др. сливается концентрированный раствор алюмината натрия. Все Д. соединены трубопроводами; с помощью кранов можно отключить любой из них, не нарушая работы остальных. Д. с выщелоченным спеком периодически отключают, а в др. конце батареи вместо него включают Д. со свежим спеком. Обычно в батарее из 14 Д. 12 находятся в работе, 1 под загрузкой и 1 под разгрузкой.
Диффузор в пищевой промышленности
Диффузор в вентиляции

Гидравлический диффузор: Q 1 - поток жидкости в узком сечении трубы; Q 2 - поток жидкости в расширенной части трубы. Скорость жидкости в расширенной части меньше скорости в узкой части трубы

Диффузор в автомобильной промышленности принято считать часть или элемент обвеса (см. диффузор (автомобиль)).
Диффузор в кинетическом двигателе

3. Конфузор

При круглых воздуховодах конфузор имеет вид усечённого конуса, при квадратных - усечённой пирамиды. Наиболее часто конфузор используют для подсоединения воздуховода к всасывающей стороне вентилятора радиального, что позволяет уменьшить коэффициент местного сопротивления ζ (коэффициент Дарси) (вследствие более плавного сужения воздушного потока и предотвращения отрыва пограничного слоя и образования вихрей), а следовательно, уменьшить потери давления, развиваемого вентилятором.

Гидравлический конфузор: Q 1 - поток жидкости в широком сечении трубы; Q 2 - поток жидкости в узком сечении трубы

Коэффициент местного сопротивления конфузора (коэффициент Дарси)

где – степень сужения; λ T - коэффициент потерь на трение по длине при турбулетном режиме.

4. Течения в диффузоре и конфузоре

Литература

Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. - Теоретическая физика (Том 6. Гидродинамика). Глава II. Вязкая жидкость. §23. Точные решения уравнений движения вязкой жидкости. Течения в диффузоре и конфузоре.

Материал из Википедии - свободной энциклопедии

Область применения диффузоров

Диффузор применяется в устройствах, в которых осуществляется перемещение жидкостей и газов (водопроводах , воздуховодах, газопроводах , нефтепроводах , аэродинамических трубах , реактивных двигателях и др.). В электроакустике часть механической колебательной системы громкоговорителя , предназначенной для возбуждения звуковых волн в окружающем воздухе.

Конструкция диффузоров

Акустический диффузор обычно изготовляется из специальных сортов бумаги и гибко крепится к металлическому корпусу громкоговорителя .
Диффузор в фототехнике приспособление для получения фотографического изображения мягкого рисунка. Представляет собой: а) плоскопараллельную стеклянную пластинку с квадратной сеткой или концентрическими кругами, нанесёнными алмазом на расстоянии 2-3 мм; б) узкие полоски стекла шириной 0,1 диаметра объектива и толщиной 0,8-1 мм. Полоски и пластинки укрепляются в оправу, которая надевается на объектив фотоаппарата или фотографического увеличителя после наводки на резкость.
Диффузор в производстве глинозёма аппарат для проточного выщелачивания дроблёного бокситового спека. Обычно 12-14 таких аппаратов соединяются последовательно, образуя батарею. Особенность проточного выщелачивания в Д. состоит в том, что спек в них остаётся всё время неподвижным на решётчатом днище, а раствор последовательно в каждом Д. просачивается через толщу спека. Омывая каждую отдельную частицу, а также проникая по порам внутрь её, раствор выщелачивает растворимые составляющие. В один конец батареи подаётся горячая вода, из др. сливается концентрированный раствор алюмината натрия. Все Д. соединены трубопроводами; с помощью кранов можно отключить любой из них, не нарушая работы остальных. Д. с выщелоченным спеком периодически отключают, а в др. конце батареи вместо него включают Д. со свежим спеком. Обычно в батарее из 14 Д. 12 находятся в работе, 1 под загрузкой и 1 под разгрузкой.
Диффузор в пищевой промышленности
Диффузор в вентиляции

Файл:ДИФФУЗОР1.GIF

Гидравлический дифффузор: - поток жидкости в узком сечении трубы; - поток жидкости в расширенной части трубы. Скорость жидкости в расширенной части меньше скорости в узкой части трубы

Диффузор в автомобильной промышленности принято считать часть или элемент обвеса (см. диффузор (автомобиль)).
Диффузор в кинетическом двигателе

Конфузор

Файл:КОНФУЗОР.GIF

Гидравлический конфузор: - поток жидкости в широком сечении трубы; - поток жидкости в узком сечении трубы

Коэффициент местного сопротивления конфузора (коэффициент Дарси)

где – степень сужения; - коэффициент потерь на трение по длине при турбулетном режиме.

Течения в диффузоре и конфузоре

Пожалуйста, улучшите и дополните этот раздел.

Целью постановки плавно сужающихся каналов – конфузоров, является стремление уменьшить потери энергии при изменении сечения канала. На рис.4.6. показаны два типа конфузоров – конический и фигурный.

Рис.4.6.Схемы конического (а ) и фигурного (б ) конфузоров

Первый прост в изготовлении, но, как это видно по рисунку, может иметь значительные габариты, второй сложнее в изготовлении, но зато имеет меньшую длину. Конфузор, подобно диффузору, является преобразователем одного вида энергии в другой, в данном случае потенциальной (энергии давления) в кинетическую (энергию движения). Как и в диффузоре, в конфузоре происходит деформация начального профиля скоростей, но в отличие от диффузора, где плотность профиля скоростей по ходу деформации, уменьшается, в конфузоре плотность профиля скоростей увеличивается, поэтому отрывное течение полностью исключается. В конфузорах переход от ламинарного режима к турбулентному происходит при значительно больших числах Рейнольдса, чем в трубах постоянного сечения. Так, при угле конфузорности около 8 град критическое число Рейнольдса оказывается примерно в 6 раз больше, чем в трубах. Конфузор стабилизирует течение, выравнивая профиль скоростей в пределе до равномерно распределенного.

Потери энергии в конфузоре как разновидности местного сопротивления складываются из потерь на деформацию потока и потерь на трение. Доля первых в общем балансе потерь при углах сужения конического диффузора ~30 град., когда отсутствуют признаки образования вихревой зоны, ничтожно мала. Поэтому потери энергии в конфузоре связаны, главным образом, с потерями на трение.

Конец работы -

Эта тема принадлежит разделу:

Механика жидкостей, газов

Высшего профессионального образования.. уральский федеральный университет имени первого.. президента России б н ельцина..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

И сыпучих сред
Учебное пособие Научный редактор – проф., канд.техн.наук С.П.Бурмасов Екатер

Ламинарное равномерное движение жидкости в трубах
Рассмотрим установившееся ламинарное движение жидкости в круглой трубе в условиях вполне сформировавшегося потока, т. е. полагая, что начальное сечение потока находится на расстоянии от входа в тр

Турбулентные касательные напряжения
При достижении числом Рейнольдса критического значения на контактной поверхности потока с руслом непрерывно зарождаются турбулентные возмущения в виде вихрей различного размера и различной частоты.

Внезапное расширение
Простейшим случаем расширения потока является резкое увеличение поперечного сечения, показанное на рис.4.2. Угол расширения при наличии отрыва потока имеет первостепенное значение. Наиболее типич

Диффузоры
Устройства, предназначенные для плавного расширения потока (рис.4.3) получили название диффузоров. С помощью этих устройств удается преобразовать кинетическую энергию потока в потенциальн

Внезапное сужение
На рис.4.6 а показана картина течения потока при внезапном сужении, рассматривая которую следует отметить, что поток при входе в трубу сужается по инерции.

Потери давления на поворотах
Изменение направления движения потоков независимо от формы поперечного сечения канала осуществляется либо в канале, изогнутом под прямым углом, либо в криволинейном канале, либо в составном, контур

Простые трубопроводы
Методика расчета гидравлического сопротивления базируется на установленных ранее фактах: энергия движущейся среды расходуется на компенсацию потерь энергии на трение, местные сопротивления и на

Определение скорости осаждения (всплывание) твердых частиц
Рассмотрим осаждение твердой тяжелой частицы в неограниченном объеме вязкой жидкости (рис. 6.2); в начальный момент скорость движения частицы u = 0. Воспользуемся уравнением движения в виде

Крупность руды, мм
Рис. 7.1. Зависимость угла естественного откоса от крупности руды. 8. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВЫПУСКА

Зависимость эксцентриситета эллипсоида выпуска от его высоты
Формула связывает объем эллипсоида выпуска, его высоту, радиус выпускного отверстия и эксцентриситет. На основе этой зависимости было исследовано влияние высоты эллипсоида выпуска на величину эксц

Влияние гранулометрического состава сыпучего материала и влажности на объем эллипсоида выпуска
Чтобы установить влияние различного гранулометрического состава сыпучего материала на параметры эллипсоидов выпуска, были проведены опыты с выпуском песка фракции 4-2; 2-1 и 1-0 мм с различной форм

Влияние формы и размеров
Чтобы установить влияние формы выпускного отверстия на фигуру выпуска, были проведены опыты по выпуску магнетитовой руды фракций 2-5 и 0,5-2,5 мм из отверстий круглой и прямоугольной форм.

Параметры эллипсоидов выпуска
На практике необходимо располагать данными зависимости объема эллипсоида выпуска, от его высоты для руды. Исследования показали, что по условиям выпуска шихтовые материалы могут быть разде

Для мелких руд
Опытные работы показали, что шихтовые материалы выпускаются сравнительно легко, если содержание в них влаги не превышает 7 %, а пылеватых и глинистых частиц - 6 %. При увеличении содержания послед

Механика жидкостей, газов и сыпучих сред
Редактор издательства Корректор Компьютерная верстка Е.Ю.Лозовой ИД № ____________________________________________________

Конфузор и диффузор чем отличаются. Потери давления в сети

Конфузор и диффузор чем отличаются. Потери давления в сети

Область применения диффузоров

Конфузор

Течения в диффузоре и конфузоре

Диффузор (научное определение)

План:

Введение

1. Область применения диффузоров

2. Конструкция диффузоров

3. Конфузор

4. Течения в диффузоре и конфузоре

Литература

Материал из Википедии - свободной энциклопедии

Область применения диффузоров

Конструкция диффузоров

Конфузор

Течения в диффузоре и конфузоре

Механика жидкостей, газов

Что будем делать с полученным материалом:

Все темы данного раздела: