Конфузор и диффузор что это?

Диффузор (научное определение)

Диффузор (научное определение)

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.

Содержание

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

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

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.

Коэффициент местного сопротивления конфузора (коэффициент Дарси)

,

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

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

Истечение газов и паров. Особенности и характеристика режима истечения. Конфузор, диффузор, сопло Лаваля

Конфузор— сужающийся участок трубопровода, в котором происходит увеличение скорости потока жидкости или газа.

Диффузор— расширяющийся участок трубопровода, в котором происходит уменьшение скорости потока жидкости или газа.

Сопло Лаваля — техническое приспособление, которое служит для ускорения газового потока проходящего по нему до скоростей превышающих скорость звука. Широко используется на некоторых типах паровых турбин и является важной частью современных ракетных двигателей и сверхзвуковых реактивных авиационных двигателей.

Сопло представляет собой канал, суженный в середине. В простейшем случае такое сопло может состоять из пары усечённых конусов, сопряжённых узкими концами. Эффективные сопла современных ракетных двигателей профилируются на основании специальных газодинамических расчётов.

Сопло было предложено в 1890 г. шведским изобретателем Густафом де Лавалем для паровых турбин.

В ракетном двигателе сопло Лаваля впервые было использовано американским инженером Робертом Годдардом в 1919 г.

Феномен ускорения газа до сверхзвуковых скоростей в сопле Лаваля был обнаружен в конце XIX в. экспериментальным путём. Позже это явление нашло теоретическое объяснение в рамках газовой динамики.

При анализе течения газа в сопле Лаваля принимаются следующие допущения:

1. Газ считается идеальным.

2. Газовый поток является изоэнтропным (то есть имеет постоянную энтропию, силы трения и диссипативные потери не учитываются) и адиабатическим (то есть теплота не подводится и не отводится).

3. Газовое течение является стационарнымым и одномерным, то есть в любой фиксированной точке сопла все параметры потока постоянны во времени и меняются только вдоль оси сопла, причём во всех точках выбранного поперечного сечения параметры потока одинаковы, а вектор скорости газа всюду параллелен оси симметрии сопла.

4. Массовый расход газа одинаков во всех поперечных сечениях потока.

5. Влиянием всех внешних сил и полей (в том числе гравитационного) пренебрегается.

6. Ось симметрии сопла является пространственной координатой x.

7. Отношение локальной скорости v к локальной скорости звука C обозначается числом Маха, которое также понимается местным, то есть зависимым от координаты x:

(1)

Из уравнения состояния идеального газа следует: , эдесь ρ — локальная плотность газа, p — локальное давление. С учётом этого, а также с учётом стационарности и одномерности потока уравнение Эйлера принимает вид:

,

что, учитывая (1), преобразуется в . (2)

Уравнение (2) является ключевым в данном рассуждении.
Рассмотрим его в следующей форме:

(2.1)

Величины и характеризуют относительную степень изменяемости по координате x плотности газа и его скорости соответственно. Причем уравнение (2.1) показывает, что соотношение между этими величинами равно квадрату числа Маха (знак минус означает противоположную направленность изменений: при возрастании скорости плотность убывает). Таким образом, на дозвуковых скоростях (M 1) — наоборот. Как будет видно дальше, это и определяет сужающуюся-расширяющуюся форму сопла.

Поскольку массовый расход газа постоянен:

,

где A — площадь местного сечения сопла,

,

дифференцируя обе части этого уравнения по x, получаем:

После подстановки из (2) в это уравнение, получаем окончательно:

(3)

Заметим, что при увеличении скорости газа в сопле, выражение: положительно и, следовательно, знак производной определяется знаком выражения: (M 2 − 1)

Из чего можно сделать следуюшие выводы:

При дозвуковой скорости движения газа (M 1), производная — сопло расширяется.

При движении газа со скоростью звука (M = 1), производная — площадь поперечного сечения достигает экстремума, то есть имеет место самое узкое сечение сопла, называемое критическим.

Итак, на сужающемся, докритическом участке сопла движение газа происходит с дозвуковыми скоростями. В самом узком, критическом сечении сопла локальная скорость газа достигает звуковой. На расширяющемся, закритическом участке, газовый поток движется со сверхзвуковыми скоростями.
Перемещаясь по соплу, газ расширяется, его температура и давление падают, а скорость возрастает. Внутренняя энергия газа преобразуется в кинетическую энергию его направленного движения. КПД этого преобразования в некоторых случаях (например, в соплах современных ракетных двигателей) может превышать 70 %, что значительно превосходит КПД реальных тепловых двигателей всех других типов. Это превосходство имеет объяснение. Во-первых, рабочее тело не передаёт механическую энергию никакому посреднику (поршню или лопастям турбины), а в реальных тепловых двигателях на этой передаче имеют место большие потери. Во-вторых, газ проходит через сопло так быстро, что не успевает отдать заметное количество своей тепловой энергии через теплоотдачу стенкам сопла, что позволяет считать процесс адиабатическим. У реальных тепловых двигателей других типов нагрев конструкции составляет существенную часть потерь. Автомобильный двигатель, например, работает больше на радиатор охлаждения, чем на выходной вал.

Из уравнения состояния идеального газа, и баланса энергии в газовом потоке выводится формула расчёта линейной скорости истечения газа из сопла Лаваля: [1]

(4)

v_e — Скорость газа на выходе из сопла, м/с;

T — Абсолютная температура газа на входе;

R — Универсальная газовая постоянная R=8314,5 Дж/(киломоль*К);

M — молярная масса газа, кг/киломоль;

k — Показатель адиабаты k = c_p / c_v;

c_p — Удельная теплоемкость при постоянном давлении, Дж/(киломоль*К);

c_v — Удельная теплоемкость при постоянном объеме, Дж/(киломоль*К);

p_e — Абсолютное давление газа на выходе из сопла, Па;

p — Абсолютное давление газа на входе в сопло, Па.

При работе сопла Лаваля в непустой среде (чаще всего речь идет об атмосфере) сверхзвуковое течение может возникнуть только при достаточно большом избыточном давлении газа на входе в сопло по сравнению с давлением окружающей среды.

При возникновении сверхзвукового течения давление газа на выходном срезе сопла может оказаться даже меньше давления окружающей среды (вследствие перерасширения газа при движении по соплу). Такой поток может оставаться стабильным, поскольку давление окружающей среды (пока оно не на много превышает давление газа на срезе сопла) не может распространяться против сверхзвукового потока.

В общем случае удельный импульс сопла Лаваля (при работе как в среде, так и в пустоте) определяется выражением:

(5)

Здесь v_e — скорость истечения газа из сопла, определяемая по формуле (4); A_e — площадь среза сопла; p_e — давление газа на срезе сопла; p — давление окружающей среды; — секундный массовый расход газа через сопло.
Из выражения (5) следует, что удельный импульс и, соответственно, тяга ракетного двигателя в пустоте (при p=0) всегда выше, чем на поверхности Земли. Это находит отражение в характеристиках реальных ракетных двигателей: обычно для двигателей, работающих в атмосфере, указываются по два значения для удельного импулься и тяги — в пустоте и на Земле (например, РД-107).

Зависимость характеристик двигателя от давления газа на срезе сопла p_e носит более сложный характер: как следует из уравнения (4), v_e растёт с убыванием p_e, а добавка — убывает, и при p_e p — режим недорасширения. Недорасширение означает, что не вся внутренняя энергия газа израсходована на его ускорение и, увеличив степень расширения сопла, можно добиться увеличения скорости истечения газа и удельного импульса. В пустоте (при p=0) полностью избежать недорасширения невозможно.

Рис. 1. Схема подвижного соплового насадка.

Неограниченное увеличение степени расширения сопла асимптотически приближает скорость истечения газа к пределу, определяемому его внутренней энергией, при этом увеличивается длина, диаметр выходного сечения, и, следовательно, вес сопла. Конструктор сопла, работающего в пустоте, должен принять решение: при какой степени расширения дальнейшее увеличение размера и веса сопла не стоит того увеличения скорости истечения, которое может быть достигнуто в результате. Такое решение принимается на основании всестороннего рассмотрения функционирования всего аппарата в целом.

Вышесказанное объясняет то обстоятельство, что ракетные двигатели, работающие в плотных слоях атмосферы, как правило, имеют степень расширения меньшую, чем двигатели, работающие в пустоте. Например, у двигателя F-1 первой ступени носителя Сатурн-5 степень расширения составляет 16:1, а RL 10B-2 — двигатель, используемый NASA на ускорителях межпланетных зондов, имеет степень расширения равную 250:1.

Стремление добиться эффективной работы двигателя как на Земле, так и на высоте заставляет конструкторов искать технические решения, позволяющие достигнуть эту цель. Одним из таких решений явился подвижный сопловой насадок — «продолжение» сопла, которое пристыковывается к нему по достижении ракетой разреженных слоёв атмосферы, увеличивая, таким образом, степень расширения сопла. Схема действия насадка изображена на рисунке 1. Здесь (1) — собственно сопло Лаваля; (2) — сопловой насадок; А — положение насадка при работе в нижних, наиболее плотных, слоях атмосферы; В — положение насадка на большой высоте. Эта схема была практически реализована в конструкции двигателя НК-33-1.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Потери давления в сети. Сужающие устройства

к. т. н. С. Б. Горунович (Усть-Илимская ТЭЦ)

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время все чаще и чаще, для нужд учета количества воды и тепла, производится установка расходомерных устройств на сетях тепло и водоснабжения. При этом известно, что весомую часть суммарных, невосполнимых потерь при транспортировке составляют потери в местных сопротивлениях трубопроводов при передаче жидких и газообразных сред. Местные сопротивления приводят к потерям давления (напора) и, как результат, к снижению расходов у потребителей.

Некоторые расходомерные устройства являются сильными местными сопротивлениями (например – диафрагма). Случается, что при установке расходомерных устройств необходимо создать сужение существующего трубопровода с целью обеспечения достаточной скорости жидкости для эффективной работы расходомерного устройства. Следовательно, учет местных сопротивлений сужений, диафрагм, а также диффузоров и конфузоров (плавных расширений и сужений) в гидравлических расчетах сетей является актуальной задачей.

Местные потери полного давления возникают при местном нарушении нормального течения, отрыве потока от стенок, вихреобразовании и интенсивном турбулентном перемешивании потока в местах изменения конфигурации трубопровода или при встрече или обтекании препятствий (вход жидкости (газа) в трубопровод; расширение, сужение, изгиб и разветвление потока; протекание жидкости (газа) через отверстия, решетки, дроссельные устройства; фильтрация через пористые тела и т.д.). Эти явления усиливают обмен количеством движения между частицами движущейся жидкости (т. е. трение), повышая диссипацию энергии. К местным потерям давления относятся также потери динамического давления при выходе жидкости (газа) из сети в другой объем или окружающую среду [4].

Для оценки местных сопротивлений в современных гидравлических расчетах оперируют безразмерным коэффициентом гидравлического сопротивления, весьма удобным тем, что в динамически подобных потоках, при которых соблюдаются геометрическое подобие участков и равенство чисел Рейнольдса (и других критериев подобия, если они существенны) он имеет одно и то же значение независимо от вида жидкости (газа), а также от скорости потока (по крайней мере до чисел Маха=0,8–0,9) и поперечных размеров рассчитываемых участков [4]. Коэффициент гидравлического сопротивления представляет собой отношение потерянной на данном участке полной энергии (мощности) к кинетической энергии (мощности) в принятом сечении [4].

ДИАФРАГМА

Достаточно широко распространенным прибором для измерения расхода является диафрагма (расходомерная шайба), обычно выполняемая в виде плоского кольца с круглым отверстием в центре, устанавливаемого между фланцами трубопровода, см. рис.1.

На рисунках использованы следующие обозначения величин: w – скорость потока, F – площадь сечения, произведение величин wF – расход, D – диаметр, L – длина. Индексы показывают принадлежность к сечениям.

Края отверстия диафрагмы чаще всего имеют входные кромки под углом 45 град. Форма диафрагмы, конструктивные элементы расходомерного узла с диафрагмой регламентируются нормами (ГОСТ 8.586.2–2005).

Следует иметь в виду, что являясь простым и эффективным инструментом для измерения расхода, диафрагма имеет и свои отрицательные стороны, а именно, создает значимое сопротивление потоку.

Источники [4], [6] предлагают следующую формулу для определения коэффициента сопротивления диафрагмы, расчетная схема которой приведена на рис.1:

. (1)

Формула справедлива для тонких диафрагм с острыми краями при , где D_Г=4F/П, П – периметр, а также при Re > 10 5 . Структура формулы наглядно показывает вероятность быстрого роста коэффициента сопротивления с ростом отношения F₁/F.

В ГОСТ 8.586.2–2005 приведена более сложная зависимость для определения коэффициента сопротивления, учитывающая влияние некоторых конструктивных факторов, а так же числа Рейнольдса. По моему мнению, для расчетов инженерных сетей формула (1) остается более удобной, ввиду своей простоты и компактности. При этом при больших числах Рейнольдса (Re > 10 5 ) конструктивные факторы, учтенные в ГОСТ, оказывают слабое влияние на результат.

ДИФФУЗОРЫ

Плавные расширения коробов и трубопроводов при переходе от меньшего к большему сечениям носят названия диффузоров. Основными геометрическими характеристиками диффузоров с прямыми стенками являются угол расширения , степень расширения n_n1=F₁/F и относительная длина l_д/D, см. рис.2. Возрастание коэффициента сопротивления диффузора заданной длины, с дальнейшим увеличением угла расширения, вызывается усиливающим турбулентным перемешиванием потока, отрывом пограничного слоя от стенки диффузора и связанным с этим сильным вихреобразованием [4].

В общем случае коэффициент сопротивления диффузора, установленного внутри сети, зависит от условий входа, от числа Рейнольдса, от относительной скорости [4]. Однако в инженерной практике, при относительных больших числах Рейнольдса и турбулентном течении, вышеперечисленными факторами пренебрегают.

Для инженерных расчетов для определения коэффициента сопротивления диффузора источники [1], [4], [5], [6] рекомендуют формулу:

. (2)

При равномерном профиле скорости во входном сечении и больших числах Рейнольдса (Re> 2×10 5 ) коэффициент (полноты удара) для конических диффузоров с углами расширения [4]:

. (3)

Если проанализировать зависимость величины коэффициента сопротивления диффузора от угла расширения , то можно условно выделить три зоны:

а) относительно низких значений коэффициента сопротивления;

б) зона быстрого роста ;

в) зона высоких значений коэффициента сопротивлений .

Очевидно, что для снижения сопротивления диффузора следует придерживаться правила: . Если по конструктивным, либо по каким-либо другим причинам не удается выдержать угол диффузора меньше 60 град., можно вообще отказаться от диффузора без ущерба для пропускной способности.

Что касается влияния числа Рейнольдса на величину коэффициента, к этому вопросу необходимо подходить более осторожно.

Существуют ссылки на рекомендуемые скорости сред в следующих источниках:

а) в СНиП 2.04.02-84 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения» рекомендуемые скорости для трубопроводов насосных станций – 0,6 – 4 м/с;

б) в справочном пособии «Водяные тепловые сети» [2] – 0,5 – 3 м/с;

в) в учебном пособии «Системы вентиляции» [3] – 0,7 – 20 м/с.

Нетрудно установить, что при минимальных скоростях и диаметрах (при температуре 20 град.) числа Рейнольдса могут принимать минимальные значения для воды – 0,13х10 5 , для воздуха – 0,03х10 5 . При этом необходимо учесть, что со снижением чисел Рейнольдса до Re=0,5×10 5 –1×10 5 в зоне а) (при ) коэффициент сопротивления возрастает в 2 и более раз.

Условия протекания в коротких диффузорах (с большими углами расширения) могут быть значительно улучшены, а сопротивление уменьшено, если предупредить в них отрыв потока или вихреобразование [4]. Примеры конструктивных решений, способствующих снижению коэффициента сопротивления, приведены на рис.3. Согласно [4] коэффициент сопротивления диффузора при этом может быть снижен на 35 – 40%.

Более подробно способы снижения сопротивления рассмотрены в фундаментальном труде И. Е. Идельчика [4].

КОНФУЗОРЫ

Переход от большего сечения к меньшему, через плавно сужающийся участок – конфузор, также сопровождается сравнительно большими невосполнимыми потерями полного давления. Коэффициент сопротивления конфузора с прямолинейными образующими также зависит от угла сужения , степени сужения n=F/F₁ и относительной длины l/D, а при малых числах Рейнольдса также и от числа Рейнольдса, см. рис.4.

Для инженерных расчетов общий коэффициент сопротивления конфузоров удобно представить в виде [4], [6]:

, (4)

где , (в градусах).

В пределах общий коэффициент сопротивления конфузора с прямолинейными образующими имеет минимум, который, по крайней мере при Re > 10 5 остается практически постоянным и равным 0,05 [4].

Сопротивление конфузоров можно значительно уменьшить, осуществив плавный переход от большего сечения к меньшему, с помощью криволинейных образующих (по дуге окружности или другой кривой), а также скруглив прямолинейные стенки конфузоров на выходе в прямой участок, см. рис.6.

КОНФУЗОРНО-ДИФФУЗОРНЫЙ ПЕРЕХОД

Известно, что сопротивления, расположенные рядом, оказывают взаимное влияние друг на друга.

Cтраницы: 1 | 2 | 3 | читать дальше>>

Диффузор (гидроаэродинамика)

Диффузор (в гидроаэродинамике) — часть канала (трубы), в которой происходит замедление (расширение) потока. При этом перепад статических давлений на диффузоре может быть меньше, чем на участке прямой трубы исходного сечения (см. Формула Дарси — Вейсбаха), т. е. его коэффициент местного сопротивления бывает отрицателен; однако при росте длины при постоянном угле раскрытия и при увеличении угла раскрытия диффузора может произойти отрыв потока от стенок (вблизи них образуются вихри), при этом коэффициент сопротивления диффузора очень сильно возрастает [1] .

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.

Содержание

• 1 Область применения диффузоров
• 2 Конструкция диффузоров
• 3 Конфузор
• 4 Течения в диффузоре и конфузоре
• 5 Литература
• 6 См. также
• 7 Примечания
• 8 Ссылки

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

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

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 отрыв пограничного слоя и образования вихрей), а следовательно, уменьшить потери давления, развиваемого вентилятором.

где n =frac — степень сужения; 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 вихреобразования 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 диффузоре возможен отрыв потока, при этом возникают обширные вихревые зоны у краёв, и энергии теряется достаточно много (почти как при внезапном расширении). Однако, если угол очень маленький и отрыва потока на длине диффузора возникнуть не успевает, его коэффициент сопротивления может стать и отрицательным, как в трубке Вентури. В специально профилированном диффузоре безотрывное течение можно поддерживать более эффективно.

Диффузор для вентиляции

Для более эффективной работы вентиляции в помещении приточный воздух должен не идти струей, а равномерно распределятся по всему пространству комнаты. Ведь когда воздух идет одним потоком – создаются сквозняки, а они негативно влияют на здоровье людей. Помимо этого при струйном потоке воздуха проветривается лишь определенная часть помещения. Поэтому чтобы проветривание пространства было максимально эффективным устанавливают диффузоры для вентиляции.

Диффузор для вентиляции — что это такое? Это часть вентиляционной системы, предназначение которой – рассеивание вводных/выводных воздушных потоков по пространству помещения.

Что такое диффузор?

Диффузор для системы вентиляции – это приспособление, которое снаружи имеет форму решетки. Предназначение данного агрегата – равномерное распределение входящих и выходящих воздушных масс помещения. Разделяют три вида приспособлений, способствующих рассеиванию потоков воздуха:

• Приточный;
• Вытяжной;
• Приточно-вытяжной (универсальный);

Диффузоры в кондиционировании

Предназначение таких приспособлений — равномерное распределения воздушных потоков от кондиционера либо вентилятора через воздушные каналы в помещение.

Разница между диффузором и вентрешеткой

Разница между этими приспособлениями лишь в конструкции и интенсивности движения воздуха.

Во время расчета и проектирования оборудования для рассеивания воздушных потоков учитывается циркуляция воздуха. Поэтому расположение лопастей и перегородок конструкции проводится так, чтобы потоки воздуха максимально эффективно перемешивались и равномерно распределялись по пространству комнаты.

Диффузор, как и вентиляционные решетки, способствует более интенсивному притоку воздуха к воздуховодам от кондиционера, только делает это в более замедленной и плавной форме.

Применение и принцип работы диффузора для вентиляции

Воздухораспределитель можно использовать для систем вентиляции помещений любого предназначения — жилых домах, офисах, на производстве. С помощью этих приспособлений можно:

Устранять сквозняки

Сквозняки оказывают негативное влияние на здоровье людей. Особо подвержены их влиянию люди со слабым иммунитетом. Возникают они в результате того, что потоки воздушных масс образуют единую струю. Такое явление устраняет приточный воздухораспределитель. Он способствует расхождению и рассеиванию потока воздуха.

Эффективное проветривание

Если в вентиляционной системе отсутствуют агрегаты, с помощью которых можно рассеять потоки воздушных масс проветривается только тот участок помещения, в котором циркулирует воздух, так как приток воздуха проводиться струйным методом. При проветривании с помощью воздухораспределителя струйный поток воздуха равномерно рассеивается по всему пространству помещения. Рассеивание в основном осуществляется по вихревому принципу. А вентиляционные дефлекторы способствуют снижению интенсивности перемещения воздуха по гибкому воздуховоду, либо ускорить продвижения попавших в отточную систему воздушных масс.

Модернизировать систему вытяжки

Для модернизации вытяжной системы используют отточные (вытяжные) диффузоры. Их монтируют в вентиляционную систему. Без наличия воздухораспределителя вытяжная конструкция хоть и разряжает воздушные массы, но при этом все равно происходит образование струй воздушных потоков. Этот фактор негативно отражается на атмосфере помещения. Плюс ко всему объем отточного воздуха, поступающего в отверстие для вытяжки, напрямую зависит от изменений направленности его потока – чем больше изменение, тем меньше пропускная способность. С помощью воздухорассеивателя такую проблему можно решить.

Контролировать воздушные потоки

Контролировать приток/отток воздушных потоков с помощью диффузора можно осуществлять специально настроенным пультом управления. Таким образом, можно обеспечить дополнительный комфорт и предотвратить образование сквозняков либо некачественное проветривание. Еще одним достоинством этого приспособления является шумоизоляция. С помощью данного агрегата можно устранить шум «гуляющих» по помещению воздушных потоков.

Классификация

Виды диффузоров для вентиляции

Рынок вентиляционного оборудования имеет достаточно широкий ассортимент диффузоров. Их разделяют на несколько видов по таким характеристикам:

По материалу корпуса

Пластиковые диффузоры для вентиляции.

Такие приспособления изготовлены из пластика, устойчивы к коррозии и процессам гниения. Такие воздухораспределители очень легкие, выполняются в разных формах и цветовой гамме.

Металлические диффузоры для вентиляции

Такие воздухораспределители изготавливаются из алюминия либо стали. Плюсами этих изделий является высокая прочность. Они надежны в эксплуатации и имеют оптимальный дизайн. Металлические диффузоры значительно тяжелее, нежели пластиковые. Также, порой могут возникнуть проблемы с их монтажом.

Не стоит путать металлический приточный анемостат и диффузор. В отличие от диффузора с помощью анемостата можно контролировать объем циркулирующих потоков воздуха (в диффузорах нельзя). Также корпус приспособления выполняется только в круглой форме, а диффузор может иметь различные формы (и круглые, и прямоугольные).

Цена приспособления зависит от материала, из которого изготовлен корпус диффузора. Стальные приспособления гораздо дороже, нежели пластиковые.

По форме

Круглые (вихревые) диффузоры для вентиляции

Такие модели делятся на:

• Веерные – зачастую монтируются в потолок, при помощи специально предусмотренных зажимов. Данные модели воздухорассеивателей оснащены клапаном расхода воздушных масс.
• Тарельчатые – редко встречаются в эксплуатации, так как не соответствуют дизайнерским требованиям.

Щелевые диффузоры для вентиляции

Короба для установки таких приспособлений очень компактны и практически незаметны на поверхности. За счет своей формы позволяют скорректировать направление и угол потоков воздуха.

Монтирование таких агрегатов не потребует особых усилий. Производиться оно при помощи кронштейнов.

По назначению

Приточные диффузоры

Приспособления, для приточной вентиляции предназначены чтоб черпать и оперативно доставлять в помещение либо вентиляционный узел поток свежих воздушных масс извне и их равномерное распределение.

Вытяжные диффузоры

Используются для оперативного вывода наружу отработанного воздуха из помещения. При этом способствуют равномерному распределению воздуха по пространству помещения и проветривание максимальной его площади.

Универсальные (приточно – вытяжные) диффузоры

Такие агрегаты используют для притока — оттока воздуха в помещение, также для циркуляции по системе вентиляции.

Сопловые диффузоры

Такие агрегаты используют для создания струйных потоков воздуха узкой направленности.

По месту установки

Потолочные диффузоры для вентиляции

Поскольку смешивание потоков воздуха в помещении осуществляется вверху (под потолком) такие воздухораспределители очень распространены в эксплуатации – 95%. Их используют как для приточных, так и для вытяжных систем вентиляции.

Напольные диффузоры для вентиляции

Такой тип приспособлений используется для помещений, в который приточная вентиляция осуществляется через подвал.

Настенные диффузоры для вентиляции

Такие диффузоры для вентиляции в эксплуатации встречаются довольно редко, поскольку в основном для стен используют вентиляционные решетки.

В основном монтируют такие агрегаты при необходимости установки вентиляции через отверстие в стене.

Конструктивные особенности

Вихревые

Внешняя конструкция таких распределителей для потоков воздуха состоит из перегородок и решеток, которые расположены таким образом, чтобы создавалось завихрение масс воздуха. Это позволяет ускорить перемещение воздушных масс и повысить эффективность такой системы.

Зачастую в вихревых диффузорах размещение перемычек радиальное. Используются они в помещениях с большими площадями, высокими потолками. Также такие агрегаты хорошо подойдут для помещений, в которых требуется оперативная смену воздуха (ванная, туалет и т.д.).

Изнутри такой агрегат имеет форму цилиндра. Решетка к нему может быть различных форм. При этом ее отверстия должны располагаться только по окружности.

В вихревых распределителях воздушных масс для системы приточной вентиляции имеется дополнительная крыльчатка. Она находится за решеткой, в корпусе устройства. Эта деталь может быть подвижной и неподвижной, управляемой и не управляемой. Управляемая крыльчатка может иметь несколько рабочих скоростей.

Вихревые диффузоры могут иметь камеру статистического давления. С ее помощью устраняется слишком активное движение воздушных потоков, таким образом, предотвращается появление сквозняков.

Щелевые

Форма таких диффузоров напоминает щели. Поскольку от положения перегородок, их формы, размера и направления напрямую зависит распределение потоков воздушных масс, конструкцию таких агрегатов специально разрабатывают и просчитывают.

Такие приспособления используют для помещений, в которых малая либо средняя производительность системы вентиляции.

Щелевые устройства для рассеивания воздушных потоков могут быть регулируемые и менять направление подаваемых воздушных масс (на подобии жалюзи кондиционеров). В таких диффузорах может присутствовать камера статистического давления.

Конструкция щелевых диффузоров и решеток для них может быть различных форм.

Регулируемые

Такие диффузоры для вентиляции укомплектованы регулируемыми раздвижными пластинами. Это регулирующий элемент конструкции, за счет которого которого проводится контроль пропускной способности приспособления.

Такие устройства называются анемостатами. Регулируется поток воздушных масс благодаря движениям центральной части агрегата по часовой стрелке либо против нее. Ламели в приспособлении подвижно закреплены. Это позволяет им менять положение и открывать или закрывать просвет для порождения воздушных масс.

Есть анемостаты оборудованные датчиками присутствия и анализаторами состава воздушных масс. Такие агрегаты подключаются к системе управления микроклиматом помещения. Работает такая система в автоматическом режиме. Ее задача заключается в поддержании заданного микроклимата помещения.

Монтаж диффузора своими руками

Чтобы в процессе монтажа оборудования не возникало никаких проблем, нужно заранее подготовить отверстие для установки. Проем должен соответствовать размеру и форме приспособления.

В комплектующие компоненты, для монтирования диффузора всегда прилагаются специальные фиксирующие защелки. С их помощью агрегат можно установить как в гибкий воздуховод, так и в жесткий канал.

Установка диффузора в жесткий канал

• Пред покупкой воздухорассеивателя нужно точно вымерять размер и форму отверстия для приспособления. Агрегат должен быть подобран в четком соответствии с этими параметрами.
• Установка прибора состоит в плавном продвижении приспособление в заранее подготовленное отверстие, до появления характерного звука — щелчка. Монтаж приспособления нужно выполнять аккуратно, дабы избежать повреждения корпуса (при сильном нажатии корпус может лопнуть).
• Затем нужно тщательно осмотреть поверхность и убедится, что между проемом и агрегатом отсутствуют неровности либо выступы.
• Если обнаружились дефекты монтажа, нужно проверить все защелки и удостовериться в том, что они сработали. В противном случае нужно надавить на необходимую часть устройства, до момента его фиксации.

Установка диффузора в мягкий канал

• Для начала нужно достать рукав из отверстия в стене и прикрепить к нему прибор для рассеивания воздушных потоков.
• Затем, рукав помещается в канал, а за ним и агрегат.
• Когда система начала соприкасаться с поверхностью стены нужно зафиксировать приспособление. Для этого необходимо потребуется потихоньку, не прилагая особых усилий надавливать на диффузор до тех пока не сработают механизмы крепления.
• Убедиться в отсутствии дефектов монтажа (выступы, неровности над поверхностью стены).

Установка диффузора в бесканальную вытяжную вентиляцию (отверстие в стене)

• Изначально нужно подготовить отверстие, в котором будет установлен агрегат для рассеивания потоков воздуха. Для этих целей рекомендуется использовать трубу, параметры которой будут соответствовать размеру диффузора.
• Сам проем в стене можно выполнить из трубы. Для этого нужно отмерить длину отверстия от внешней стенки к внутренней, затем подогнать под эти размеры трубу.
• Подогнанную трубу вставить в отверстие и установить в нее прибор по вышеописанному принципу.
• Крепление трубы к отверстию можно осуществить с помощью пены для монтажа.

Если в комплектующие детали диффузора не входят защелки для крепления их можно заменить клеем, анкерами, герметиком либо саморезами.

Диффузор (научное определение)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

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.

Содержание

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

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

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.

Коэффициент местного сопротивления конфузора (коэффициент Дарси)

,

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