Постепенно расширяющаяся труба называется диффузором. Течение жидкости в диффузоре сопровождается уменьшением скорости и увеличением давления, а следовательно, преобразованием кинетической энергии жидкости в энергию давления. Частицы движущейся жидкости преодолевают нарастающее давление за счет своей кинетической энергии, которая уменьшается вдоль диффузора и, что особенно важно, в направлении от оси к стенке. Слои жидкости, прилежащие к стенкам, обладают столь малой кинетической энергией, что иногда оказываются не в состоянии преодолевать повышенное давление, они останавливаются или даже начинают двигаться обратно. Обратное движение (противоток) вызывает отрыв основного потока от стенки и вихреобразования (рис. 1.64). Интенсивность этих явлений возрастает с увеличением угла расширения диффузора, а вместе с этим растут и потери на вихреобразования в нем. Кроме того, в диффузоре имеются обычные потери на трение, подобные тем, которые возникают в трубах постоянного сечения. Полную потерю напора Лд„ф в диффузоре условно рассматриваем как сумму двух слагаемых: Последнее выражение показывает, что коэффициент £диф зависит от угла а, коэффициента и степени расширения. Важно выяснить характер зависимости £пиф от угла а. С увеличением угла а при заданных Ат и п первое слагаемое в формуле (1.112), обусловленное трением, уменьшается, так как диффузор становится короче, а второе слагаемое, обусловленное вихреобразованием и отрывом потока, увеличивается. При уменьшении же угла а вихреобразование уменьшается, но возрастает трение, так как при заданной степени п расширения диффузор удлиняется, и поверхность его трения увеличивается. Функция £даф = / (а) имеет минимум при некотором наивыгоднейшем оптимальном значении угла а (рис. 1.66). Значение этого угла можно приближенно найти следующим способом: в формуле (1.112) заменим sin (а/2) через sin а/2, продифференцируем полученное выражение но а, приравняем нулю и решим относительно а. Если габариты не позволяют установить углы а, близкие к оптимальным, то при а > 15 - 25° целесообразно отказаться от диффузора с прямолинейной образующей и применить один из специальных диффузоров, например, диффузор, обеспечивающий постоянный градиент давления вдоль оси (dp/dx = const) и, следовательно, приблизительно равномерное нарастание давления (при прямой образующей градиент давления убывает вдоль диффузора) (рис. 1.67). Уменьшение потери энергии в таких диффузорах по сравнению с обычными будет тем больше, чем больше угол а, и при углах 40 — 00° доходит до 40 % от потерь в обычных диффузорах. Кроме того, поток в криволинейном диффузоре отличается большей устойчивостью, т. е. в нем меньше тенденций к отрыву потока. Хорошие результаты дает также ступенчатый диффузор, состоящий из обычного диффузора с оптимальным углом и следующего за ним внезапного расширения (рис. 1.68). Последнее не вызывает больших потерь энергии, так как скорости в этом месте сравнительно малы. Общее сопротивление такого диффузора значительно меньше, чем обычного диффузора такой же длины, и с той же степенью расширения, показанного на рисунке штриховыми линиями. Для прямоугольных диффузоров с расширением в одной плоскости (плоские диффузоры) оптимальный угол больше, чем для круглых и квадратных, и составляет 10 — 12°.
