2015-06-28
710
Рассмотрим действительный процесс сжатия газа в диффузоре (состояние газа за диффузором будем характеризовать полными параметрами)
При сжатии газа в диффузоре кинетическая энергия потока газа, поступившего в диффузор, преобразуется в потенциальную и внутреннюю энергию газа. За счет подогрева газа 
> 
и 
> 
.
Запишем уравнение движения газа (уравнение Бернулли) для изоэнтропного и действительного течений:
- изоэнтропное течение (процесс 1-2s)
=> 
и 
.
- действительное течение (процесс 1-2)
=> 
и 
.
Так как > , то из формул и диаграмм видно, что для получения на выходе из диффузора одинакового полного давления кинетическая энергия и скорость потока газа на входе в диффузор в действительном процессе сжатия должна быть больше, чем в изоэнтропном процессе, то есть
и 
.
По аналогии с процессом расширения в конфузоре определим потерю кинетической энергии в действительном процессе сжатия 1-2 по сравнению с изоэнтропным 1-2s
- из уравнения для изоэнтропного течения получаем
- из уравнения для действительного течения получаем
.
Тогда потеря кинетической энергии будет равна
Δhк.э 
С2s2D
Работа сил трения, которая в виде теплоты подведена к газу, эквивалентна площади по действительным процессом 1-2:
lтр = qтр = ψ12 ≡ С12D < Δhк.э.
Таким образом, в действительном процессе сжатия газа потеря кинетической энергии больше работы сил трения на величину площади 12s2: Δhк.э - lтр ≡ 12s2. Эта площадь соответствует дополнительной работе, затрачиваемой в действительном процессе на сжатие газа, температура которого вследствие подогрева из-за трения выше, чем в изоэнтропном процессе сжатии, и называется потерей энергии на разогрев газа, Δ lраз ≡ 12s2.
Таким образом, для действительных процессов расширения газа потеря кинетической энергии меньше работы сил трения, а для действительных процессов сжатия газа потеря кинетической энергии больше работы сил трения. Поэтому КПД диффузоров меньше КПД конфузоров (ηдиф< ηкон).
Для характеристики аэродинамических качеств диффузоров в настоящее время используется много различных коэффициентов. По аналогии с соплами выделим КПД диффузора и коэффициент потерь энергии в диффузоре.
КПД диффузора – это отношение работы, которая могла бы быть затрачена на сжатие газа в изоэнтропном процессе, к работе, затраченной на сжатие газа в действительном процессе (или отношение кинетических энергий на входе в диффузор в изоэнтропном и действительном процессах сжатия)
.
Коэффициент потерь кинетической энергии в диффузоре - это отношение потерь кинетической энергии к кинетической энергий на входе в диффузор в действительном процессе сжатия
.
