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:

${v_{1}^{2} \over 2}+{p_{1} \over \rho }={v_{2}^{2} \over 2}+{p_{2} \over \rho }$

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:

$p_{2}=p_{1}+{\frac {v_{1}^{2}-v_{2}^{2}}{2}}\rho -\Delta p$

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:

$\Delta p=\zeta {\frac {\rho }{2}}v_{2}^{2}$,

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. ISBN 963-10-44831

További információk

• dr. Pokorádi László: Áramlástan. Főiskolai jegyzet
• Lengyel Lajos: Gázdinamika. Egyetemi jegyzet Archiválva 2014. január 5-i dátummal a Wayback Machine-ben