Jak na věc


proudění tryskou

Tvary difuzorů navržené podle požadavků na gradient tlaku

    K úplné kondenzaci je tedy nutné čerpat takové množství vody, které je schopno pojmout v hrdle difuzoru veškeré kondenzační teplo hnací páry (vnitřní tepelná energie vody se zvyšuje, páry snižuje). Proto při čerpání teplé vody se injektorová čerpadla velice špatně spouští, protože v důsledku ohřevu vody o páru lehce překročí i 100 °C, jelikož je při spouštění tlak výstupu z čerpadla blízký atmosférickému, při kterém voda vaří, tak čerpadlo nemůže uspokojivě fungovat.
    13.428 Vývoj rychlostního profilu v hrdle difuzoru.LP oblast laminárního proudění; PP přechodová oblast; TP plně vyvinuté turbulentní proudění. xe minimální délka hrdla difuzoru pro úplný vývoj mezní vrstvy.
    V těchto případech lze účinnost difuzoru definovat jako podíl mezi celkovou energii kapaliny na výstupu a na vstupu difuzoru, tedy podobně jako hydraulickou účinnost čerpadel:
    Nejlepší stability proudění dosahují v reálných podmínkách nadzvukové difuzory, které mají stupňovité zbrzdění proudu. Ty jsou tvarovány tak, aby v určitých místech vznikaly na sebe navazující šikmé rázové vlny s postupně vyšším sklonem, takže poslední vlna v nejužším místě difuzoru je kolmá. Nadzvukové stupňovité difuzory se snadno navrhují, protože chování šikmých rázových vln je dobře probádáno a popsáno. V těchto případech se tedy vždy počítá i se ztrátami, které rázové vlny způsobují.


Bazénová tryska k nadzemnímu bazénu

    Proudovým čerpadlem parního kotle je voda čerpána do vyššího tlaku pomocí páry, která má na vstupu tlak nižší, než je výstupní tlak difuzoru pe. To je možné díky velmi vysoké kinetické energie páry, kterou může pára v trysce získat díky velkému rozdílu entalpie při expanzi do tlaku nasávané vody, jak je patrné z i-s diagramu parního oběhu. Pára tuto kinetickou energii ve směšovací komoře předává vodě současně kondenzuje a tedy značně zmenšuje svůj objem. S tím je potřeba počítá při dimenzování průtočného průřezu směšovací komory, která se paradoxně zužuje a přitom tlak roste.
    Z obrázku je patrné, že difuzorové lopatkové kanály budou mít podobné vlastnosti jako krátké difuzory s malou změnou hodnoty tlakového gradientu, viz výsledky Úlohy 1. To mimo jiné znamená, že lze predikovat citlivost konkrétního lopatkového kanálu na odtržení mezní vrstvy na základě měření na ekvivalentním symetrickém difuzoru. Převod tvaru difuzorového lopatkového kanálu na ekvivalentní symetrický difuzor je problematický. Jednoduchý geometrický převod z Obrázku 24 není z pohledu proudových vlastností dostatečně vypovídající, proto vzniklo několik poloempirických metod, na které odkazuji v kapitole 16. Stanovování aerodynamických veličin lopatkových mříží. Navíc citlivost na odtržení mezní vrstvy zvyšuje i příčný gradient tlaku, který v zahnutých kanále vzniká, to je také jedna z příčin proč jsou difuzorové lopatkové profily málo zahnuté.


Účinnost difuzoru při proudění kapaliny

    Návrh i-s diagramu nového difuzoru se konstruuje na základě podobnosti s jinými difuzory či výpočtu tlakové ztráty. Tlaková ztráta difuzoru je funkcí součinitele tření pro difuzory, který lze odvodit z obecné rovnice adiabatického proudění plynu za přítomnosti tření nebo jednodušeji při malé změně hustoty podle [2, s. 85].
    Účinnost difuzoru může být definována různě. Nejčastěji se jedná o poměr mezi rozdílem entalpií při izoentropické a reálné kompresi, protože se tyto stavy nejsnáze zjišťují:
    Difuzory s konstatním gradientem tlaku mají na konci prudké rozšíření, proto lze očekávat, že jsou citlivější na odtržení mezní vrstvy od profilu než difuzory kuželové. Měření ukazují, že tomu tak je u dlouhých difuzorů, ale u krátkých difuzorů (α>18°) je tomu naopak [1, s. 392]. To je dáno tím, že u kratkých kuželových difuzorů je nejvyšší nárůst tlaku na začátku, takže relativně ještě daleko od konce difuzoru už je velmi malý rozdíl tlaků mezi tlakem v mezní vrstvě a za difuzorem. Proto se vyplatí krátké difuzory s konstatním(4) tlakovým gradientem. Difuzory s konstatním tlakovým grdientem mají také rovnoměrnější rychlostní profil než difuzory kuželové a proto se používají před chladiči, respektive tepelnými výměníky [10, s. 67].


Sání hydromasáže, hloubka 240 mm, napojení 2 1/2“ in.

    Při výpočtu nového difuzoru lze využít podobnosti účinnosti a exponetu polytropy s modely nebo již vyrobenými difuzory. Přesnost takového návrhu je závislá na míře podobnosti porovnávaných difuzorů.
    Nadzvukový difuzor by se měl skládat nejprve z konvergentní části, na kterou by měla navazovat část divergentní, aby zpracování nadzvukového proudu bylo co nejúčinější.
    ŠKORPÍK, Jiří. Proudění plynů a par difuzory, Transformační technologie, 2016-03, [last updated 2018-11-26]. Brno: Jiří Škorpík, [on-line] pokračující zdroj, ISSN 1804-8293. Dostupné z http://www.transformacni-technologie.cz/41.html.
    Turbulenci proudu lze také zvýšit různými vestavbami v difuzoru viz [1, s. 395], [3]. Některé vestavby udělují proudu obvodovou složku rychlosti a odstředivá síla způsobí vyšší tlak u stěn difuzoru viz Eulerova n-rovnice. Typickým příkladem jsou sací trouby vodních turbín, ve kterých se využívá pro stabilizaci mezní vrstvy málá obvodová složka proudění na výstupu z turbíny.


Tryskový komplet Kripsol - pro fólii 20 mm (5 m3/h)

    a s hloubkou lineárně narůstá. V určité hloubce hkrit dané konstantou B pak okolní tlak vůči vstupnímu tlaku p0 nabude kritické hodnoty pkrit a rychlost proudění se sníží na podzvukovou. Dávka sice s hloubkou stále narůstá, avšak už ne lineárně, jak je znázorně v následujícím grafu, ve kterém je pro dobrou demonstraci zvolen nižší středotlak. Dávka je stanovena pro průtok dvěma paralelními tryskami o průměrech 0,2 mm.
    Ohledně uzavřeného okruhu s manuálním řízením dodávky kyslíku (rebreather KISS a jeho klony) je nutno podotknout, že pro potápěče je životně důležité, aby stálá dávka kyslíku zůstala pod základní metabolickou spotřebou, t.j. přibližně pod 0,8 až 1,0 litrů za minutu. Proto také průměr trysky musí být dostatečně malý (viz dříve uvedený příklad č. 2). Aby se předešlo ucpání tak malé trysky, bývá navíc trysce předřazen filtr 10 až 20 mikrometrů. (Místo kruhové trysky bývá používán i nastavitelný jehlový ventil - otázkou je jeho chování v prostředích o různých teplotách a jeho případné seřizování pod vodou).


Tryska MTS - základní prvek R 2“ 1,5"x40 mm

    Podle měření může být tlaková ztráta kuželového difuzoru od určitého úhlu vyšší než pro případ náhle rozšířeného kanálu. To je způsobeno tím, že ztráta vnitřním třením klesá s úhlem rozšíření α, ale ztráta vířením při odtržení mezní vrstvy(3) s úhlem α roste. Takže při proudění náhle rozšířeným průřezem vznikají pouze víry při odtržení [2, s. 88], které způsobují zvýšení entropie stejným mechanismem jako při škrcení proudění clonou.
    K odtržení mezní vrstvy ke konci difuzoru dojde vždy, proto pro krátké difuzory s velkým úhlem rozšíření (používají se tam kde je málo prostoru) je lepší, když je jejich tvar kombinací pozvolného rozšíření a náhlého rozšíření nikoliv obráceně, protože potom by k vírům došlo na jejich vstupu i výstupu:


Příslušenství MTS - Prodloužení základního prvku 50 mm

    Použití kompenzovaného redukčního ventilu zvyšuje s hloubkou dávku směsi. Nevýhodou tohoto uspořádání je pouze méně snadné stanovení potřebné zásoby směsi. Na druhé straně zvýšený průtok "vylepšuje" podíl kyslíku fiO2 v dýchané směsi, tj. jeho podíl ve směsi se s hloubkou rychleji a více blíží k jeho podílu v zásobníku (a i kdyby byl stejný, musel být stanoven tak, aby jeho parciální tlak nepřekročil předepsanou mez ani v největší hloubce). Takže podíl kyslíku ve směsi lze rovněž stanovit pomocí výše uvedeného vztahu a dávky D0 stanovené na hladině, pouze hodnota fiO2 bude poněkud podceněna. Navíc průtok je sonický v podstatně větších hloubkách a i subsonický zajišťuje dostatečnou dávku směsi. To umožňuje dosáhnout větších hloubek i při menším základním středotlaku (ps). Výhodou je rovněž to, že z kompenzovaného prvního stupně lze vyvést hadici ke druhému stupni plicní automatiky k použití pro nouzový přechod na otevřený okruh (bailout).
    Maximální přípustná hloubka jeho použití je hloubka, do níž je zachován sonický průtok, t.j. hloubka, ve které je okolní tlak pamb přibližně roven polovině středotlaku p0. Ve větších hloubkách je průtok subsonický a proteklé množství tedy klesá s rostoucí hloubkou.
    V článku často používám stejné pojmy jako v článku 40. Proudění plynů a par tryskami – to je dáno tím, že v ideálním případě děj probíhající v difuzorech je opačný k ději probíhající v trysce a tedy i rovnice pro výpočet stavu plynu jsou stejné nebo si jsou podobné.
    Popsat průběh změny statických stavů plynu v difuzoru a porovnávat dva různé difuzoru lze přibližně i pomocí exponentu polytropy. Vzorec pro výpočet průměrné hodnoty exponentu polytropy v difuzoru je stejný jako pro případ proudění v trysce uvedený v kapitole 40. Účinnost trysky.


Vtoková tryska MTS - 18 mm, objímka R1 1/2", ABS, bílá

    Obrázek k Úloze 2.Průběh gradientu tlaku v kuželovém difuzoru. dp/dx [kPa·m-1] gradient tlaku; x [mm]. Vyšší gradient tlaku na počátku difuzoru je vyšší než v případě Úlohy 1, protože je tam i větší úhel rozšíření.
    Aby difuzor fungoval dobře v širokém rozsahu parametrů musí se měnit i protitlak. U nadzvukových difuzorů je navíc nutné měnit i geometrii především minimální průtočný průřez, proto mají nadzvukové difuzory, které pracují ve větším rozsahu Machových čísel proměnlivou geometrii (například hrdla proudových nadzvukových motorů apod.).
    má pro jednotlivé dýchací plyny připadající v úvahu hodnoty mezi 1,90 až 2,05, tedy v průměru přibližně 2. Znamená to, že pokud tlak (p0) před tryskou bude alespoň dvojnásobkem tlaku (p) za ní, bude rychlost v nejužším místě rovna rychlosti zvuku (sonické či také kritické proudění). Bude-li však tento poměr menší, např. 1,5, bude plyn tryskou proudit rychlostí nižší.
    Při proudění plynu difuzorem dochází ke zvyšování tlaku, teploty i hustoty. Energie pro tato zvýšení pochází z kinetické energie plynu, která při tom klesá:


Porovnání vlastností difuzoru se stálým gradientem tlaku s kuželovým difuzorem

    Takový tvar se navrhuje podle požadovaného gradientu tlaku po délce difuzoru, tedy podle funkce dp/dx=f(x). Rovnici tvaru difuzoru podle navržené funkce f(x) lze odvodit z rovnice pro výtokovou rychlost a rovnice kontinuity:
    Difuzor je kanál s plynulou změnou průtočného průřezu. Proudění tekutiny v difuzoru je děj, při kterém dochází především ke zvýšení tlaku a snížení kinetické energie. Podle Hugoniotova teorému vyhovuje nadzvukovému proudění jiný tvar difuzoru než pro podzvukové proudění: u nadzvukového difuzoru musí nejdříve dojít ke zpomalení proudění na rychlost zvuku ve zužující se části difuzoru:
    Podíl kyslíku ve vaku není závislý na hloubce. Proto při vhodné volbě středotlaku a trysky udržuje průtok tryskou parciální tlak kyslíku v bezpečných mezích. Ze známého podílu kyslíku lze rovněž snadno stanovit podíl inertních plynů ve směsi pro dekompresní účely.


Tryska MTS - Základní prvek R 2“ x 1,5 ABS, pro přírub. sadu (fólie)

    Zmíněnou kritickou hloubku lze snadno nalézt úvahou, podle níž velikost středotlaku v hloubce p0h musí být přibližně rovna dvojnásobku tlaku okolí pamb, tj. ps + pamb = 2×pamb. To totiž znamená, že průtok začne být podzvukový v hloubce, ve které bude tlak okolí pamb roven tlaku vyvolanému silou pružiny ps (což je, jak již bylo řečeno, tlak, který měříme manometrem při nastavování středotlaku). Tzn. máme-li ps = 10 bar, průtok přestane být sonický v hloubce 90 m, v níž je tlak roven pamb = 10 bar. Avšak ještě v hloubce 200 m bude průtok jen o několik procent nižší, než průtok vypočítaný pomocí "sonické" rovnice, jelikož současně s hloubkou roste i středotlak a tím i hustota směsi.
    Ve výše uvedených výpočtech byly jako p0 a pamb uvedeny středotlak a tlak okolí (v barech). Středotlak p0 je konstantní, je-li redukční ventil (první stupeň) uzavřený (nekompenzovaný na tlak okolí). V opačném případě, při použití prvního stupně plicní automatiky, kdy je redukční ventil otevřený (kompenzovaný na tlak okolí), středotlak [bar] stoupá s přírůstkem hloubky h [m] o h/10.
    Kritická rychlost c* při reálné kompresi je stejná jako při izoentropické kompresi, protože rychlost zvuku v ideálním plynu je funkcí pouze teploty. To znamená, že přechod z nadzvukového do podzvukového proudění při reálné kompresi nastane při nižším tlaku než při izoentropické kompresi p*<p*iz. To je způsobeno nižší rychlostí plynu při stěnách difuzoru než v jádru proudu, proto střední rychlost plynu může být zvuková už při tlaku p*, zatím co v jádru proudu je nadzvuková.


Tvar difuzoru s co nejnižší citlivostí na odtržení mezní vrstvy

    Hmotnostní tok plynu difuzorem závisí na velikosti vstupního průřezu Ai. Naopak kritický, respektive nejužší průřez nadzvukového difuzoru A* se vypočítá z požadovaného hmotnostního průtoku m a ze stavu plynu při kritickém tlaku p*, ten se vypočítá z kritického tlakového poměru plynu:
    Náporové motory samostatně pracují až při vyšších rychlostech. Například britská střela GWS-30 Sea Dart používá motor ramjet v kobinaci se startovacím raketovým motorem na tuhé palivo. Největší účinnosti dosahují motory typu ramjet při Ma=5.
    Tyto motory využívají ke kompresi vzduchu rázové vlny vznikající v ústí motoru při nadzvukovém letu. Stlačený vzduch je následně spalován ve spalovací komoře s palivem a horké spaliny expandují v trysce a vytváří tah. Oproti klasickým proudových motorů neobsahuje turbokompresorovou a turbínovou část:
    Výpočet trysky a difuzorové části ejektoru je stejný jako pro případy samostatné trysky či difuzoru, přičemž protitlakem trysky je tlak hnané tekutiny v sací zóně. Energetickou bilanci v hrdle difuzoru neboli směšování lze odvodit z Prvního zákona termodynamiky pro otevřený systém:


Hydromasážní tryska - Přírubová sada pro průchod stěnou

    Ideální návrh nadzvukového difuzoru je problematický. V ideálním případě komprese v difuzoru by měla probíhat skrz kompresní vlny, které jsou opakem vln expanzních. Kompresní vlny by měly vznikat v konvergetní části difuzoru, která odpovídá obrácené ideální Lavalově trysce. Takové nadzvukové difuzory se ale v praxi nevyskytují. Problém, podle [1, s. 405], takových nadzvukových difuzorů je v tom, že v reálu hned na vstupních hranách vzniknou šikmé rázové vlny případně další uvnitř konvergetní části.
    Vnitřní tepelná energie se zvyšuje v důsledku ztrát (transformace kinetické energie nebo tlakové na tepelnou) nebo sdílením tepla hnací a hnané tekutiny pokud mají rozdílné teploty. K největšímu změně vnitřní tepelné energie dochází, jestliže jedna z pracovních tekutin kondenzuje. Typickým příkladem je proudové napájecí čerpadlo parního kotle.
    18.554 Vliv změny vstupní rychlosti na funkci podzvukového difuzoru.Na obrázku jsou tři případy přičemž platí cia<cib<cic=a. U jednotlivých případů se mění i protitlak, kdyby byl stále stejný (pe=pea) choval by se difuzor jako krátký difuzor. Při menším jak kritickém tlaku p* vzniká za nejužším průřezem rázová vlna a navíc při klesajícím protitlaku pod pec se stává z difuzoru Lavalova tryska viz kapitola 40. Proudění Lavalovou tryskou při nenávrhových stavech. L.T. oblast funkce Lavalovy trysky.


Příslušenství MTS - Kontramatka R 2“ PA 6,6.

    Ztráta při odtržení mezní vrstvy je tím větší, čím dále od konce difuzoru k odtržení dojde. Polohu odtržení lze ovlivnit například zvýšením hybnosti proudu u stěn difuzoru, proto je proudění turbulentní méně citlivé na odtržení mezní vrstvy než proudění laminární – při turbulentním proudění dochází ke sdílení hybnosti mezi okrajem a jádrem proudu. Je-li žádoucí dosáhnout turbulentního proudění, potom je nutné zajistit již na vstupu do difuzoru plně vyvinuté proudění. Toho se nejčastěji dosahuje přidáním hrdla před difuzor:
    Konstrukce motoru Ramjet je charakteristická dvěma kritickými průřezy a to pro vstup komprimovaného vzduchu a výstup horkých spalin. Hmotnostní průtok tryskou je vyšší než hmotnostní průtok vzduchu v kritickém průřezu difuzoru b o množství paliva. Proto řízení výkonu takového motoru je obtížné (při poklesu průtoku klesá tlak ve spalovací komoře).
    Pro výpočty spojené s konstrukcí rebreatheru, avšak koneckonců i pro stanovení průtočného množství dýchacího plynu v systému s otevřeným okruhem, je častokrát třeba stanovit množství plynu proteklého za jednotku času tryskou dávkovacího zařízení. Tímto zařízením je obvykle redukční ventil, snižující vysoký tlak ze zásobníku plynu na středotlak a přivádějící plyn ke zmíněné trysce. Tlak za tryskou je pak v případě rebreatheru obvykle okolní tlak.


Úplná verze článku je součásti e-knihy Proudění.

    Difuzorové lopatkové kanály svým tvarem připomínají Lavalovu trysku, proto takové lopatkové mříže nejsou schopny zpracovat nadzvukové proudění. Navíc při rychlostech blízkých rychlosti zvuku vznikají v difuzoru efekty spojené s nadzvukovým proudění. Do takové stavu se dostane díky tvaru profilu lopatky, protože za nátokovou hranou se nejprve rychlost proudění v blízkosti profilu zvyšuje, jak je to popsáno v kapitole 16. Průběh tlaku a rychlosti podél profilu lopatky. Pokud je nátoková rychlost blízká rychlosti zvuku, potom je vysoká pravděpodobnost, že v některém místě proudění v blízkosti profilu tuto rychlost na sací straně lopatky přesáhne. Nicméně na výstupu z difuzorového kanálu je tlak vyšší než na vstupu, takže podle kapitoly 40. Proudění Lavalovou tryskou při nenávrhových stavech musí dojít ke skokové změně nadzvukové rychlosti na podzvukovou, to se děje lokálně blízko profilu v λ-rázové vlně(6):
    Energie v mezní vrstvě klesá postupně od vstupu po výstup difuzoru, proto v difuzoru s malou citlivostí na odtržení mezní vrstvy by se měl gradient tlaku snižovat také postupně [1, s. 388]. Ideálnímu difuzoru se blíží difuzor s lineární změnou gradientu tlaku:
    20.110 Ventil s difuzorem (pootevřený).Uvnitř ventilu je podzvukové proudění. Regulace průtoků probíhá změnou průtočného průřezu pomocí kuželky ventilu RK, která se buď zasouvá (průtočný průřez se zmenšuje) nebo vysouvá (průtočný průřez se zvětšuje). V nejužším místě mezi kuželkou a sedlem dosáhne proudění maximální rychlosti, která se v difuzoru opět snižuje.
    Zvolíme-li např. p0 = 18 bar, je zajištěn konstantní průtok směsi do hloubky okolo 80 metrů. Je však nutné vhodně vybrat průměr trysky (malý), aby průtok nebyl zbytečně velký. Konstantní průtok umožňuje rovněž s velkou přesnosti stanovit potřebnou zásobu směsi.


Některé aplikace teorie difuzoru

    Nadzvukové rychlosti na vstupu do lopatkových mříží by šlo očekávat i u prvních stupňů turbokompresorů proudových motorů nadzvukových letounů. Nicméně v těchto případech se nadzvukové proudění snižuje na podzvukové pomocí hrdla, které je konstruováno jako nadzvukový difuzor viz Obrázek 19.
    Kuželový tvar difuzoru se jednoduše vyrábí a to i v případě nekruhových variant. Podle [1, s. 391] se úhel rozšíření α pohybuje v rozmezí 6 až 15°, přičemž většina difuzorů se vyrábí s úhlem rozšíření ve středním rozsahu 10 až 12°. Geometrie kuželového difuzoru je blízká geometrii divergentní části Lavalovy trysky:
    Tvar hrdla difuzoru musí být navržen tak, aby v něm docházelo k postupnému předání kinetické energie hnané tekutině a vyrovnání rychlostního pole – rozdíl rychlostí v jádru proudu a okrajem je obrovský. V hrdle difuzoru už musí také docházet k transformaci kinetické energie na tlakovou [1, s. 416], to přispívá ke stabilizaci rychlostního pole a současně snižuje vnitřním tření v difuzoru, jenž je funkcí rychlosti proudění. Takže tlak pi musí být větší než tlak na sání hnané tekutiny.


trocha teorie a praktický výpočet

    V tomto obrázku b představuje normální atmosférický, ps tlak vyvolaný silou řídicí pružiny (ve skutečnosti středotlak měřený běžným manometrem) a ph je hydrostatický tlak. pamb zastupuje ("absolutní") okolní tlak.
    Pružnější regulaci výkonu lze získat sloučením kritického průřezu difuzoru a trysky taková konstrukce motoru se nazývá scramjet. Vstřik a hoření paliva probíhá přímo v kritickém průřezu. Tento náporový motor je schopen pracovat v mnohem širším rozsahu rychlostí než konstrukce ramjet, ale aby motor začal pracovat musí být rychlost letadla mnohem vyšší než rychlost zvuku. Maximální účinnosti dosahuje kolem Ma=9:
    Teorie difuzorů má široké uplatnění v různých typech proudových strojů. Pomocí propracované teorie difuzorů lze totiž popsat i na první pohled velmi složité proudění.
    22.745 Geometrická podobnost difuzorové lopatkové mříže se symetrickým difuzorem.w [m·s-1] relativní rychlost případně absolutní rychlost c [m·s-1] u statorových mříží.


Hydromasážní tryska - kryt trysky s 8 mm vyvrtanými otvory

    V předchozí kapitole je popsána adiabatická komprese v difuzoru beze ztrát neboli izoentropická komprese. Kompresi v difuzoru ale také ovlivňuje vnitřní tření plynu, tření o stěny difuzoru a třecí neboli ztrátové teplo, které snižují celkový tlak a zvyšují entropii plynu:
    Plynulé změny tvaru difuzorů jsou výrobně složité, a proto se nahrazují kuželovými úseky s odstupňovaným rozšířením nebo difuzory kombinovanými, kde jsou mezi navazujícími kužely i skokové změny průměrů [1, s. 393]:
    Tvar difuzoru a Lavalovy trysky je stejný, proto při nízkých tlacích za ventilem dochází v difuzoru ke zrychlování proudu a nikoliv ke zpomalování. Tento stav nastává zejména při otvírání ventilu. V těchto případech se ventil chová jako Lavalova tryska při nenávrhových stavech a v difuzoru, nebo za ním, může docházet ke vzniku rázových vln. To může způsobit vibrace ventilu a zařízení, které se za ventilem nachází případně i poškození ventilu a zvýšení ztrát. Při malých průtocích také vznikají velké víry iniciované zpětným prouděním pracovní látky za difuzorem zpět do difuzoru tj. podobný efekt jako při odtržení mezní vrstvy od stěny difuzoru.


Nenávrhové stavy ventilu s difuzorem

    Tvary nadzvukových difuzorů jsou složité, proto se nadzvukové difuzory se vstupní rychlosti asi Ma<1,5 konstruují bez zužující se části. Před rozšiřující se části je pouze hrdlo difuzoru s konstantním průřezem podobně, jak je zobrazeno na Obrázku 13. U této konstrukce se předpokládá, že na vstupu do hrdla vznikne kolmá rázová vlna [1, s. 406], ve které se sníží rychlost na podzvukovou. V případě, že kolmá rázová vlna vznikne až na konci hrdla budou v hrdle vznikat i šikmé rázové vlny. Ztráty v takovém hrdle nebudou při těchto rychlostech o moc výraznější než u složitěji tvarovaných rozšiřujícíhch se částí.
    Nutnou podmínkou funkce takového čerpadla je, aby pára zkondenzovala ještě v hrdle difuzoru, jinak difuzor nemůže být funkční, protože pára je vůči vodě stlačitelná a při zvyšování tlaku v difuzoru ideálně spotřebuje stejný entalpický rozdíl jako při expanzi. Navíc roste riziko kavitačního opotřebení difuzoru.


SHD 6400V vysoušeč vlasů SENCOR

    19.654 Vliv změny vstupní rychlosti na funkci nadzvukového difuzoru.Na obrázku jsou tři případy přičemž platí cic<cia<cib>a. U jednotlivých případů se mění i protitlak, kdyby byl stále stejný (pe=pea) choval by se difuzor jako krátký difuzor. Mění se tak, aby podzvukové části difuzoru nevznikla rázová vlna(5). V případě varianty c není konvergentní část difuzoru schopna pojmout takové množství plynu (bude klást velký odpor), proto ještě před difuzorem vznikne kolmá rázová vlna, která zvýší tlak nad kritický a rychlost sníží na podzvukovou. Tím konvergentní část difuzoru bude fungovat jako tryska. Divergentní část difuzoru bude fungovat jako Lavalova tryska při nenávrhovém stavu.
    Nepříjemným efektům v difuzoru při nízkých průtocích lze předejít zkrácením difuzoru, což je typický příklad použití krátkého difuzoru. Na druhou stranu čím větší provozní rozsah ventilu je požadován, respektive čím kratší difuzor, tím větší budou ztráty spojené s krátkým difuzorem.
    Zahrneme-li do konstanty i vztahy pro přepočet jednotek (tlak v barech, průměr trysky v milimetrech a průtok v litrech za minutu, obdržíme místo A1 konstantu A, která umožňuje jednodušší výpočty průtoku pro běžně používané dýchací směsi. Jednoduchou analýzou lze obdržet pro konstantu A následující zjednodušené vztahy:
    V případě kapalin, nebo malého stlačení a změny hustoty i u plynů, se vychází při energetické bilanci difuzoru z Bernoulliho rovnice. V difuzoru se nekoná práce ai=0, takže celková energie kapaliny před difuzorem musí být rovna celkové energie kapaliny na výstupu z difuzoru s připočtením ztrát:


41. PROUDĚNÍ PLYNŮ A PAR DIFUZORY

    Vzorec pro výstupní rychlost plynu difuzoru má stejný tvar jako vzorec pro výpočet výtokové rychlosti trysky uvedené v kapitole 40. Zužující se tryska (konvergentní tryska, konfuzor) a je funkcí tlaku na vstupu pi a protitlaku pe. Uvedený vzorec platí i pro nadzvukové difuzory:
    Obecně je snaha se nadzvukovým lopatkovým mřížím vyhýbat, protože pro zpracování nadzvukového proudu musí být lopatkové mříže ve tvaru nadzvukového difuzoru. Takové lopatkové mříže se používají jen výjimečně, pro svou nízkou účinnost a špatnou regulovatelnost u supersonických turbokompresorů:
    Difuzorové lopatkové kanály, ze kterých se skládají lopatkové mříže lopatkových strojů mají, ve vztahu k relativní rychlosti, stejnou funkci jako krátký difuzor:
    2.723 Změna stavových veličin plynu v difuzoru.i [J·kg-1] měrná entalpie plynu; s [J·kg-1·K-1] měrná entropie; t [°C] teplota plynu; p [Pa] tlak plynu. Index c označuje celkový stav plynu.
    Každý difuzor je navržen na konkrétní stav plynu před a za difuzorem. Jestliže se tento stav změní, změní se i proudění v difuzoru. Takový stav se nazývá nenávrhový. Při nenávrhových stavech se snižuje účinnost difuzoru a může se i stát, že se difuzor změní na Lavalovu trysku:

Copyright © Dossani milenium group 2000 - 2020
cache: 0000:00:00