Diffúzor

A diffúzor az áramlás irányában fokozatosan bővülő keresztmetszetű csőszakasz.

Összenyomhatatlan közegben

Összenyomhatatlan közegben (kis sebességeknél a gázok, így a levegő is így viselkedik) a diffúzorban a közeg sebessége a keresztmetszettel fordítottan arányosan változik a kontinuitás miatt:

$v_1{A}_1=v_2{A}_2$

az első ábra jelöléseivel. A nyomás változása ideális, súrlódásmentes áramlás esetén a Bernoulli-törvényből számítható:

$\frac{v_1^2}{2}+\frac{p_1}{\rho }=\frac{v_2^2}{2}+\frac{p_2}{\rho }$

v = közeg sebessége

p = nyomás

$\rho$ = a közeg sűrűsége

Veszteségmentes esetben tehát a diffúzorból kilépő közeg nyomása:

$p_2=p_1+\frac{v_1^2-v_2^2}{2}\rho$

Valóságos közegnél a súrlódás miatt a tényleges nyomás a csak kísérletekkel megállapítható Δp nyomásveszteséggel kisebb lesz:

$p_2=p_1+\frac{v_1^2-v_2^2}{2}\rho -\mathrm{\Delta }p$

A jól kialakított diffúzorban a nyomásveszteség lényegesen kisebb, mint a hirtelen keresztmetszet változás esetén. A nyomásveszteség a csőfal érdességén kívül a geometriai kialakítástól is függ. A diffúzor nyomásvesztesége a mérések szerint a következő empirikus összefüggésből számítható:

$\mathrm{\Delta }p=\zeta \frac{\rho }{2}{v}_2^2$,

ahol:

$\zeta$ a veszteségtényező,

$\rho$ az áramló közeg sűrűsége,

$v_2$ pedig a közeg sebessége a felbővült keresztmetszetben.

Diffúzor

Kör keresztmetszetű diffúzorok veszteségtényezője

Kör keresztmetszetű diffúzorok biztonságos kúpszög tartománya

A veszteségtényező értéke a csőfal érdességén kívül a keresztmetszet felbővülésének mértékétől és a kúpszögtől függ. Körkeresztmetszetű átlagosan érdes cső esetén értéke a mellékelt diagramban látható. Ha túlságosan hirtelen bővül a diffúzor, az áramlás leválhat a cső faláról, ekkor a nyomásveszteség hirtelen megugrik, amit el kell kerülni. Azokat a szögeket, melyek mellett a leválás biztosan nem következik be, a Reynolds-szám függvényében az ábra mutatja (ν a kinematikai viszkozitás).

Diffúzor összenyomható közegben

Diffúzorok a hangsebességet alulról megközelítő áramlási sebességek esetén az előbbiekhez hasonlóan viselkednek, de a számításnál az összenyomható közegre érvényes összefüggéseket kell használni. A hangsebesség felett (vagyis ha a Mach szám>1) a bővülő csatorna mentén az áramlási sebesség nő, a nyomás és a hőmérséklet pedig csökken. Ezt használják ki a Laval-fúvókánál.

Források

• Pattantyús Gépész- és Villamosmérnökök Kézikönyve 2. kötet. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1961.
• Willi Bohl: Műszaki áramlástan. Műszaki könyvkiadó, Budapest, 1983. Sablon:ISBN

További információk

• dr. Pokorádi László: Áramlástan. Főiskolai jegyzetSablon:Halott link
• Lengyel Lajos: Gázdinamika. Egyetemi jegyzet Sablon:Wayback