Диффузоры. Сужение трубы.

Диффузор – постепенно расширяющаяся труба: потери напора значительно уменьшаются, скорость постепенно уменьшается, давление увеличивается.

Слои жидкости у стенок обладают столь малой кинетической энергией, что не могут преодолеть нарастающего давления и начинают двигаться обратно. При столкновении с основным потоком возникает отрыв потока от стенок и вихреобразования. Потери напора: трение и расширение = , коэффициент сопротивления диффузора

Угол конусности α:

· Менее 8…10градусов – бвижение безотрывно

· 8..10 – 50…60 – отрыв на части длины диффуора

· Более 50…60 градусов – полный отрыв от стенок по всей длине.

Степень расширения n=S2/S1

С увеличением α диффузор делается короче, вихреобразование и отрыв потока возрастает. При уменьшении вихреобразования уменьшаются, но возрастает трение, так как диффузор удлиняется и поверхность трения увеличивается.

Потери напора будут минимальными при наивыгоднейшем оптимальном значении угла α = 5…8°.

Резкое сужение – меньшие потери энергии, чем при резком расширение с таким же соотношением площадей.

Две застойные зоны: в углах трубы большого диаметра и при отрыве потока от входного угла в узкую трубу, кольцевое пространство вокруг суженной части потока – малоподвижные вихри.

, Кп.с. = 0,5.

При наиболее резком сужении (узкая труба входит внутрь широкой) струя отрывается от стенки и образуется кольцевая вихревая область А: сужающаяся струя перед сжатым сечением с–с и расширяющаяся за сжатым сечением с–с.

Потери напора на сужающейся части струи относительно малы, длина примерно 0,5d2. Основные местные потери между с-с и 2-2. При наиболее резком сужении наблюдаются наибольшие местные потери.

Конфузор – коническая сходящаяся труба, постепенно сужающаяся: скорость потока возрастает, давление уменьшается, причин для срыва потока в конфузоре меньше, чем в диффузоре.

Отрыв потока от стенки с небольшим сжатием возможен на выходе из конфузора в месте соединения конической трубы с цилиндрической. Сопротивление конфузора всегда меньше, чем сопротивление диффузора с теми же геометрическими характеристиками: потери на сужение и трение:

. Потери на трение ощутимы при α>50, , , при α=20 коэффициент сопротивления примерно равен 0,1.