EP2909552A1 - Long-range nozzle for great penetration depths - Google Patents

Long-range nozzle for great penetration depths

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EP2909552A1
EP2909552A1 EP13789171.9A EP13789171A EP2909552A1 EP 2909552 A1 EP2909552 A1 EP 2909552A1 EP 13789171 A EP13789171 A EP 13789171A EP 2909552 A1 EP2909552 A1 EP 2909552A1
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EP
European Patent Office
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diffuser
flow channel
central body
nozzle
fluid
Prior art date
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Application number
EP13789171.9A
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German (de)
French (fr)
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EP2909552B1 (en
Inventor
Bernhard Weigand
Sebastian Spring
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Universitaet Stuttgart
Original Assignee
Universitaet Stuttgart
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Filing date
Publication date
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Application granted granted Critical
Publication of EP2909552B1 publication Critical patent/EP2909552B1/en
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B21/00—Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects
    • F26B21/004—Nozzle assemblies; Air knives; Air distributors; Blow boxes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/02—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to produce a jet, spray, or other discharge of particular shape or nature, e.g. in single drops, or having an outlet of particular shape
    • B05B1/06—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to produce a jet, spray, or other discharge of particular shape or nature, e.g. in single drops, or having an outlet of particular shape in annular, tubular or hollow conical form
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/34—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to influence the nature of flow of the liquid or other fluent material, e.g. to produce swirl
    • B05B1/3402—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to influence the nature of flow of the liquid or other fluent material, e.g. to produce swirl to avoid or to reduce turbulencies, e.g. comprising fluid flow straightening means

Definitions

  • the invention relates to a diffuser and a method for calculating the geometry of a diffuser.
  • Nozzles are needed for a variety of technical problems, for example when drying components from long distances. Drying or tempering of components can be necessary both in the field of body painting, glass production or in the field of building air conditioning. For this purpose, a nozzle is needed that can effectively and effectively dry and / or aerate a good from a distance as large as possible. A very homogeneous velocity distribution of a dry air on the material to be dried can be of great importance, for example to achieve the most uniform possible drying of the material.
  • jet nozzles that can be traversed by a fluid for drying a distant good.
  • Such jet nozzles have in the interior a flow channel whose cross-section decreases in the flow direction.
  • a nozzle is known in which a pressure loss inside the nozzle is minimized.
  • a nozzle with a tapering cross-section is used, in which a cartridge-shaped obstacle is introduced into the flow channel.
  • the nozzle is intended for use at pressures of no more than 2 psi.
  • the document US 2006/0151633 relates to a nozzle with output-side demolition edges, which are inclined inwards. This creates a vortex field that determines the beam field in the wake of a fluid flowing through the nozzle.
  • the invention has for its object to provide a jet nozzle with a uniform distribution of velocity as possible in the far field of emerging from the jet nozzle fluid, wherein a pressure loss is reduced to achieve large penetration depths.
  • One aspect of the invention relates to a diffuser having a nozzle inlet, a nozzle exit and a flow channel extending from the nozzle inlet to the nozzle exit in a main flow direction, wherein the flow channel is bounded at its cross-sectional ends by diffuser walls and has a smaller cross-sectional area at the nozzle entrance than at the nozzle exit a central body is arranged in the flow channel within the diffuser.
  • the diffuser is designed as a long throw nozzle.
  • a diffuser is a special type of nozzle in which the cross-section of the flow channel does not taper, but widen as in a classic nozzle. Often, the diffuser is also referred to as a counterpart to the nozzle. While in a conventional nozzle, the cross-section of the flow channel tapers in the main flow direction, which causes an increase in velocity and a pressure drop in a nozzle flowing through the fluid, a diffuser causes the opposite: a fluid flowing through a diffuser is decelerated as it flows through the diffuser, wherein its pressure elevated.
  • the cross-sectional areas of the flow channel at the nozzle inlet and at the nozzle outlet can be compared with one another. If the cross-sectional area at the nozzle outlet is greater than the cross-sectional area at the nozzle inlet, then the nozzle may be a diffuser; conversely, the area ratio is a classic nozzle.
  • the flow channel of the diffuser is arranged in the interior of the diffuser and designed essentially as a free space.
  • the flow channel is from Limited diffuser walls, which determine the shape of the flow channel.
  • the diffuser walls are formed as part of the diffuser.
  • the diffuser is designed and provided to be flowed through by a fluid in a predetermined direction.
  • the predetermined direction extends from the nozzle entrance to the nozzle exit and is referred to as the main flow direction. In the main flow direction thereby increases the cross-section of the flow channel, which is bounded by the diffuser walls.
  • This enlargement or expansion of the flow channel may be, for example, continuous, stepped, logarithmic, exponential, along a polynomial function or along a combination of the aforementioned shape changing functions.
  • a classic diffuser reduces the speed of a fluid passing through the diffuser and increases the pressure. Deceleration of the fluid is not always desirable for a jet nozzle, as this may result in a very uneven velocity distribution across the cross-section. Therefore, a central body is arranged in the interior of the flow channel, ie in the interior of the diffuser, which is designed as a flow body. The central body is arranged in the diffuser so that it is flowed around by a fluid flowing through the diffuser in the main flow direction. By introducing the central body into the flow channel, the flow behavior, in particular the speed and the pressure of the fluid flowing through the diffuser, is influenced.
  • the speed and the pressure of the fluid flowing through the flow channel can be influenced and / or determined both in the near field and in the far field by the shape of the central body.
  • the central body may cause a reduction in the free cross-sectional area of the flow channel at the nozzle exit.
  • the freely permeable surface portion may be of the same size or smaller.
  • the freely flow-through surface portion of the cross-sectional area of the flow channel which can be traversed by a fluid flowing through the diffuser.
  • the space in the flow channel, which is occupied by the central body can not be traversed by a fluid.
  • the central body is at least partially disposed in the interior of the flow channel. A part of the central body may protrude from the flow channel. In this case, the central body is preferably arranged such that it is arranged in a space region near or at the nozzle exit. The space region of the flow channel, which is formed adjacent to the nozzle inlet, is preferably formed free of a central body. The central body may be spaced from the diffuser walls in the diffuser.
  • Such a diffuser with a central body arranged in the flow channel can be used to achieve particularly large penetration depths and enables a homogeneous velocity distribution in the Femfeld of the ejected from the diffuser fluid.
  • the diffuser reduces the pressure loss of the fluid compared to a diffuser without a central body and serves to achieve large penetration depths. In existing drying systems, the diffuser can lead to the reduction of a required pumping capacity at a constant penetration depth.
  • the far field is the beam area after the nozzle exit where atmospheric turbulence dominates the beam spread. In the far field, in particular, no more core beam can be detected in the beam field. Usually, the far field starts at a distance after the nozzle exit, which is six to eight times the diameter of the cross section of the nozzle exit.
  • the exact shape or geometry of the central body can be calculated using a computer simulation to obtain a certain penetration or temperature distribution in the jet for a particular fluid.
  • the central body may be formed differently shaped.
  • the central body may be formed, for example, as an ellipsoid, as a pyramid, or as a cuboid body.
  • the central body is designed as a flow obstacle and has a volume and a shape that significantly influences the flow behavior of a fluid flowing through the diffuser.
  • the present invention relates to a diffuser that achieves a particularly favorable heat transfer to the target.
  • the diffuser can be designed to be free of inner edges at its diffuser exit. This means that the diffuser at its diffuser outlet in longitudinal section has at least straight or outwardly inclined edges.
  • the output edges may be formed in particular rounded. As a result, a desired and / or predetermined flow distribution is achieved.
  • the diffuser is designed as a long throw nozzle.
  • a jet nozzle is a nozzle which is designed and provided for the greatest possible penetration depths.
  • a jet nozzle can cause a desired, in particular a substantially homogeneous velocity distribution of the ejected fluid in the far field.
  • the penetration depth of a nozzle determines the distance or the distance from the nozzle outlet at which the fluid flowing through the nozzle has a desired flow behavior after flowing through the nozzle.
  • the penetration depth may mean a predetermined distance by which a material to be dried is spaced from the nozzle exit of the long throw nozzle.
  • the penetration depth may be e.g. be between 2 and 3 m.
  • the central body is arranged in the middle of a cross section through the flow channel. Due to the arrangement of the central body in the middle of the flow channel, the central body can be flowed around on all its sides by a fluid flowing through the diffuser. As a result, the central body can influence the fluid or the speed and the pressure of the fluid with all its body surfaces and sides.
  • the central body can be held by a holder in the flow channel, that it is arranged at a predetermined location in the interior of the flow channel.
  • the central body does not have to be arranged along the entire central axis of the flow channel, but can for example only in the second half of the flow channel, ie the nozzle outlet facing half of the flow channel, be arranged centrally in this.
  • the central body is shaped and arranged in the flow channel such that the central body on the diffuser walls reduces flow separation of a fluid flowing through the diffuser.
  • a fluid that flows through a widening flow channel or a diffuser can experience different flow behavior. If an opening angle or an extension of the flow channel in the flow direction is sufficiently small, this is called an applied flow behavior or a fluctuating, partially detached flow behavior. If the diffuser has a more open flow channel, that is to say a further widening flow channel, the flow in the flow channel can lose its pulsating character, wherein one speaks of a detached flow behavior. In a detached flow arise in the flow channel and in the wake flow vortex of the fluid.
  • the central body is shaped and arranged in the flow channel, that it reduces flow separation and / or completely prevented. As a result, the flow behavior of the fluid is improved.
  • the central body can influence the flow behavior of the fluid not only in the interior of the diffuser, but also in the far field of the fluid, ie a space region into which the already exited from the diffuser fluid penetrates.
  • the central body is rotationally symmetrical with respect to a central axis of the flow channel.
  • the central body itself be rotationally symmetrical, but also also the diffuser, in particular the diffuser walls, which define the flow channel.
  • a rotationally symmetrical design of the central body and / or the diffuser and / or the flow channel can lead to a particularly homogeneous velocity and pressure distribution in the far field of the fluid.
  • the nozzle exit has at least ten percent greater cross-sectional area than the nozzle entrance.
  • the cross section of the flow channel widens in the main flow direction preferably steadily. With a ten percent larger area is meant the total area of the respective cross-section.
  • the cross-section at the nozzle exit may have a partial region of the central body which reduces the free cross-sectional area.
  • the cross-sectional area of the nozzle exit may also be at least 50% or 100% larger than the cross-sectional area of the nozzle entrance.
  • the flow channel of the diffuser is formed so widening in the main flow direction that the flow channel without the central body would cause a flow separation of a fluid flowing through the diffuser.
  • the flow channel of the diffuser is designed so that it expands so much that it would cause a flow separation without the central body.
  • the diffuser without the central body would be unsuitable as a jet nozzle and would lead to a deterioration of the flow quality of the fluid.
  • the central body is formed in the diffuser so as to prevent or at least reduce this flow separation.
  • the central body is replaceably mounted in the flow channel of the diffuser.
  • the diffuser may have a plurality of central bodies which may be mounted in the flow channel depending on the intended use of the diffuser.
  • Such variable central bodies can lead to very different flow behavior of a fluid flowing through the diffuser.
  • a holder can be designed to receive different central body in the flow channel so that the central body are detachably fastened to the holder.
  • the diffuser is designed and provided to be flowed through by a predetermined fluid under a predetermined pressure and a predetermined speed in the main flow direction. The exact shape of the diffuser walls and / or the central body may be tuned to a particular fluid.
  • the fluid for example, ambient air may be used for drying goods.
  • a special gas mixture may be provided for drying, which can be inserted under the predetermined pressure in the nozzle inlet of the diffuser.
  • the exact shape and geometry of the diffuser including the central body is tuned to this predetermined fluid.
  • the pressure and / or the speed of the fluid can be predetermined with which the fluid is introduced into the nozzle inlet.
  • the diffuser may also be provided for use with a predetermined fluid having different pressures and / or for use with different fluids.
  • the fluid may in particular be liquid and / or gaseous.
  • the diffuser walls are inclined in longitudinal section at least in places by an expansion angle of at least 10 ° with respect to the central axis of the flow channel.
  • an opening angle of at least 7-10 ° in the case of a diffuser, it is assumed that a flow separation occurs.
  • the diffuser walls of the diffuser are in this case designed so that a flow separation would result without the central body, since the opening angle is at least 10 °.
  • the opening angle of the flow channel with respect to its central axis does not have to be at least 10 ° along the entire flow channel, but may also be only so steep at places.
  • the opening angle of the flow channel is at least in places from 10 ° to 30 °, preferably from 15 ° to 25 °.
  • the central body is shaped to effect a substantially homogeneous flow velocity distribution perpendicular to the directional vector of the main flow direction in the far field of a fluid exiting the diffuser.
  • the near field is the area of the space into which the fluid flowing out of the diffuser flows directly after leaving the diffuser, that is to say a space region which is arranged adjacent to the diffuser exit.
  • an inhomogeneous velocity distribution of the fluid may be present due to the central body.
  • the central body can cause a "deterioration" in the flow characteristics of the fluid.
  • the central body can be shaped and calculated so that it causes a homogeneous velocity distribution or a defined temperature distribution in the far field, in particular at a predetermined penetration depth or target depth of the fluid.
  • the diffuser may be for use in drying a product at a predetermined distance from the nozzle exit. This predetermined distance corresponds to the penetration depth or the target depth of the diffuser.
  • the central body is shaped and / or calculated so that it causes a uniform velocity distribution or a defined temperature distribution at this target depth - measured from the nozzle exit. This leads to a uniform drying of a good such as a body painting, a liquid glass, etc.
  • a plurality of central bodies are arranged in the flow channel within the diffuser.
  • the central bodies are shaped so that a fluid, after it has flowed out of the diffuser, has an optimal flow distribution.
  • Another aspect relates to a method for calculating the geometry of a diffuser designed as a long-throw nozzle with the steps:
  • the shape of a holder for the central body in the interior of the flow channel can be further included. Furthermore, this method can be used to achieve certain different penetration depths in the case of identically shaped diffuser walls having a differently shaped geometry of the central body. In this method, therefore, only a new geometry of the central body is calculated, wherein the geometry of the diffuser walls enters as a boundary condition in the calculation.
  • the geometry of the central body can be optimized so that at a predetermined distance from the diffuser exit a predetermined, in particular homogeneous heat transfer takes place. Furthermore, the geometry of the central body can also be optimized to the effect that the pressure of the medium flowing into the diffuser is kept to a minimum, so the power requirement is minimized. As a boundary condition, the feed pressure of the fluid and / or the geometry of the diffuser walls can be included in the calculation.
  • the physical properties of the fluid, the geometry of the diffuser (and thus the geometry of the nozzle walls) and / or a fixed distance from the nozzle outlet can be specified.
  • the separating properties of the fluid jet can be optimized.
  • the fixed distance may e.g. be the predetermined penetration depth.
  • a given pressure requirement for a fan feeding the fluid into the nozzle inlet e.g. a minimum printing requirement as a target.
  • a maximum heat transfer to a good i. the highest possible heat content of the fluid is delivered to the product, e.g. for cooling or heating the material.
  • the heat transfer distribution of the fluid can be optimized for its homogeneity.
  • the fluid jet can be optimized after exiting the nozzle exit to the effect that the fluid jet continues as straight as possible.
  • the fluid jet can be optimized after exiting the nozzle exit to the effect that the fluid jet has a predetermined, limited impact surface on a good.
  • An exit velocity of the fluid from the nozzle exit may be specified as the target criterion, e.g. a minimum or maximum exit velocity.
  • One or more of these criteria may be selected as the target criteria, after which the procedure is terminated.
  • the geometry of the central body (and possibly the diffuser walls) is varied until the target criteria are achieved taking into account the predetermined boundary conditions.
  • this method provides a certain form of a diffuser with a specific geometry of a central body, the use of which the target criteria are met.
  • One aspect relates to using a diffuser as described above for drying at least one product, wherein the material may be spaced from the nozzle exit of the diffuser at a predetermined distance.
  • a diffuser can also be used for air conditioning.
  • Figure 1 is a schematic sectional view of a diffuser without
  • Figure 2 is a schematic sectional view through a diffuser with a
  • FIG. 3 is a schematic representation of the velocity distribution of a
  • Figure 4 is a schematic representation of the velocity distribution of a
  • Figure 5 is a schematic representation of the velocity distribution of a
  • Fluids flowing through a diffuser with a second central body Fluids flowing through a diffuser with a second central body.
  • FIG. 1 shows a diffuser 1 with a nozzle inlet 2 and a nozzle outlet 3, the nozzle outlet 3 having a cross-sectional area A which is larger than a cross-sectional area E of the nozzle inlet 2.
  • the Diffuser 1 has diffuser walls 6, which delimit a free space in the interior of the diffuser 1 as a flow channel 4.
  • the diffuser 1 is formed substantially rotationally symmetrical with respect to a central axis M of the flow channel 4.
  • the diffuser 1 is designed and provided for introducing a fluid (not shown) into the flow channel 4 in a main flow direction H.
  • the nozzle inlet 2 is open along its cross-sectional area E.
  • the main flow direction H points along the center axis M of the flow channel 4 from the nozzle inlet 2 to the nozzle outlet 3.
  • the diffuser 1 is designed such that the fluid which has flowed into the flow channel at the nozzle inlet 2 flows out of the flow channel 4 and thereby the diffuser 1 leaves.
  • FIG. 2 shows a diffuser 20 which is of identical construction to the diffuser 1 shown in FIG.
  • the diffuser 20 has a nozzle inlet 22, a nozzle outlet 23, a flow channel 24 and nozzle walls 26, which are dimensioned and formed as in the diffuser 1.
  • a cross-sectional area E of the nozzle entrance 22 is smaller than a cross-sectional area A of the nozzle exit 23.
  • the flow channel 24 has a rectilinear central axis M.
  • the center axis of the flow channel 24 may also be curved.
  • the diffuser 20 has a central body 25, which is fastened to the diffuser walls 26 in the interior of the flow channel 24.
  • the central body 25 is spaced from the diffuser walls 26 and centrally disposed in the flow channel 24.
  • the central body 25 is formed with respect to the central axis M is substantially rotationally symmetrical.
  • the central body 25 may be formed, for example, as an ellipsoid, drop-shaped or similar and forms a three-dimensional flow obstruction for the diffuser 20 along the Flow channel 24 flowing fluid.
  • the central body 25 is arranged in the half of the flow channel, which is formed adjacent to the nozzle outlet 23.
  • the other half of the flow channel, which is formed adjacent to the nozzle inlet 22, is formed Prima Eisenoko.
  • the central body 25 influences the flow behavior of a fluid flowing through the diffuser.
  • the influence of the central body on the flow behavior becomes clear by comparison of the velocity distribution in the near field N and in the field F of the diffuser 1 (see FIG. 1) with the near field N and in the far field F of fluid flowing out of the diffuser 20 (see FIG. 2).
  • the cross-section of the flow channel 4 of the diffuser 1 widens in the main flow direction H so far that within the flow channel 4 adjacent to the nozzle outlet 3 vortex fields and backflows or flow separations W1 arise at the diffuser walls 6. This results in at least one side of the diffuser, a stationary separation region in which the flow loses its pulsating character.
  • a fluid flowing through the diffuser 1 has a relatively homogeneous velocity distribution in the near field N.
  • the velocity distributions of the fluid in the respective near and far field are shown in FIGS. 1 and 2 by means of graphs.
  • the velocity distribution is inhomogeneous. Adjacent to the extension of the center axis M, the velocity of the fluid particles is greater than the velocity of fluid particles farther from the extension of the center axis M and moving away from the diffuser 1 in the far field.
  • a beam field S ' which, as shown in Figure 2, has a different flow behavior.
  • the central body 25 prevents the occurrence of vortices both in the interior of the diffuser 20 and in the jet field S 'of the fluid discharged from the diffuser 20.
  • the velocity distribution in the near field N due to the central body 25 has a minimum near the extension of the central axis M
  • the velocity distribution in the far field F of the beam field S 'over long distances perpendicular to the extension of the central axis M is substantially homogeneous.
  • the diffuser 20 shown in FIG. 2 is suitable for use as a long-throw nozzle, for example for drying components at great distances.
  • the components are preferably arranged in far field F.
  • the distance of the near field N and the far field F from the nozzle exit depends i.a. after the pressure of the fluid introduced into the diffuser.
  • greater penetration depths i. greater distances of the far field are achieved by the diffuser 20 with homogeneous velocity distributions.
  • the required pumping power can be reduced by introducing a fluid at a reduced pressure into the diffuser 20. Through the central body 25, a flow separation in the vicinity of the diffuser walls 26 is not only reduced, but prevented.
  • the central body 25 may be formed exchangeable, that is, the diffuser 20 may be equipped with different central bodies, which are calculated and shaped for different penetration depths.
  • the central body 25 may be secured in a not shown in the figures holder in the interior of the flow channel 24.
  • a single central body may be provided for a particular application, or a plurality of central body for a single application.
  • the diffuser may have cross-sectional diameters of 150 mm to 300 mm and be provided, for example, for drying a product spaced from 2 to 3 meters from the diffuser.
  • the diffuser may thus be provided for dimensionless distances L / D of about 6 to 20.
  • L denotes the intended distance of the material from the diffuser exit (eg the penetration depth) and D the diameter of the diffuser at the diffuser exit.
  • the central body 25 fills in sections at least 10%, preferably at least 25% of the cross-sectional area of the flow channel 24 from.
  • the exact shape and dimensioning of the central body 25 may be formed depending on a planned field of application of the diffuser 20.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of the velocity distribution of a fluid which flows through a central body-free diffuser 30.
  • the diffuser 30 corresponds to a nozzle with a substantially constant cross-sectional widening in the flow direction and is shown in FIG. 3 in longitudinal section.
  • the total opening angle of the diffuser walls is about 20 °.
  • the fluid is introduced evenly distributed in a nozzle inlet 32.
  • the expansion of the diffuser in the flow direction is problematic because due to the large opening angle, the flow separates.
  • the jet field S of the fluid is detached from the lower diffuser wall (in FIG. 3) and only flows out of the upper diffuser wall (in FIG. 3) through the diffuser 30 and out of the nozzle outlet 33.
  • the asymmetrical velocity distribution shown in FIG. 3 results downstream of the nozzle outlet 33.
  • the jet of the fluid shown in FIG. 3 is difficult to use because it is not aligned with a target can. Also for air conditioning applications such nozzles are not usable because they cause very unpleasant drafts.
  • FIGS. 4 and 5 each show a schematic representation of the velocity distribution of a fluid which flows through a diffuser 30 'or 30 "The diffusers 30' and 30" are formed by the nozzle structure and nozzle wall exactly like the diffuser shown on the left in FIG 30. In contrast to the diffuser 30 shown on the left in FIG. 3, the diffuser 30 'or 30 "shown in FIGS. 4 and 5 has a central body 35' or 35". The central body 35 'or 35 "is arranged in the interior of the diffuser 30' or 30" and extends parallel to its longitudinal axis.
  • the central body 35 'or 35 is formed almost as long as the diffuser 30' or 30".
  • the shape of the nozzle walls of the diffuser 30 'and 30 corresponds to the shape of the nozzle walls of the diffuser 30 without central body
  • the shapes of the central bodies 30' and 30" were calculated by numerical optimization, eg using a genetic algorithm.
  • the central body 35 'or 35 "causes the fluid to flow into the nozzle inlet 32, the diffuser walls and the central body, and the resulting jet of fluid can be used in a targeted manner when using the diffusers 30' or 30".
  • the optimized central body has in the two embodiments shown a waisted, elongated teardrop shape and is. With respect to the longitudinal axis of the diffuser formed rotationally symmetrical.
  • the central body 35 'or 35' is formed almost as long as the diffuser 30 'or 30 ", for example, the central body may be formed 0.9 to 1, 1 times as long as the diffuser, a significant advantage when using diffuser with central body is that a much more homogeneous heat transfer distribution can be achieved at the target, which is based on the much more homogenous beam distribution in the far field In the embodiments shown in FIGS Flow from the diffuser walls.
  • the fluid flows through the diffuser 30 'or 30 ", both closely adjacent to the diffuser walls, and closely adjacent to the central body 35' and 35", respectively.
  • the fluid can emerge from the diffuser in a jet with a homogeneous distribution of velocity, which propagates further in the direction of the extended longitudinal axis of the diffuser.
  • the arrangement of the central body in the diffuser improves the heat transfer distribution in the far field by 25% to 30% compared to a diffuser without central body. At the same time, there is also an increase in the heat transfer of up to 5% to the material to be heated / cooled.

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Abstract

The present invention relates to a diffuser (20) comprising a nozzle inlet (22), a nozzle outlet (23) and a flow channel (24) that runs from the nozzle inlet (22) towards the nozzle outlet (23) in a main flow direction (H), the flow channel (24) being delimited at its cross-sectional ends by diffuser walls (26) and having a smaller cross-sectional surface (A) at the nozzle inlet (23) than at the nozzle outlet (22), a central body (275) being arranged inside the diffuser (20) in the flow channel (24), and the diffuser (200 being disposed as a long-range nozzle.

Description

Weitwurfdüse für große Eindringtiefen  Jet nozzle for large penetration depths
Die Erfindung betrifft einen Diffusor und ein Verfahren zur Berechnung der Geometrie eines Diffusors. The invention relates to a diffuser and a method for calculating the geometry of a diffuser.
Düsen werden bei einer Vielzahl technischer Problemstellungen benötigt, zum Beispiel bei der Trocknung von Bauteilen aus großen Entfernungen. Eine Trocknung oder Temperierung von Bauteilen kann sowohl im Bereich der Karosserielackierung, der Glasherstellung oder auch im Bereich der Gebäudeklimatisierung notwendig sein. Dazu wird eine Düse benötigt, die aus einer möglichst großen Entfernung ein Gut effektiv und zielgerichtet trocknen und/oder belüften kann. Eine möglichst homogene Geschwindigkeitsverteilung einer Trockenluft am zu trocknenden Gut kann dabei von großer Bedeutung sein, zum Beispiel um ein möglichst gleichförmiges Trocknen des Gutes zu erzielen. Nozzles are needed for a variety of technical problems, for example when drying components from long distances. Drying or tempering of components can be necessary both in the field of body painting, glass production or in the field of building air conditioning. For this purpose, a nozzle is needed that can effectively and effectively dry and / or aerate a good from a distance as large as possible. A very homogeneous velocity distribution of a dry air on the material to be dried can be of great importance, for example to achieve the most uniform possible drying of the material.
Es sind Weitwurfdüsen bekannt, die von einem Fluid zum Trocknen eines entfernten Gutes durchströmt werden können. Solche Weitwurfdüsen weisen im Inneren einen Strömungskanal auf, dessen Querschnitt sich in Strömungsrichtung verringert. Nach dem physikalischen Strömungsprinzip einer Düse wird dabei das Fluid, das die Weitwurfdüse durchströmt, beschleunigt, während sein Druck abnimmt. Durch die Beschleunigung des Fluids können hohe Eindringtiefen erzeugt werden, die beim Trocknen von Gütern notwendig sind. Aus der Druckschrift US 6,098,904 ist eine Düse bekannt, in der ein Druckverlust im Inneren der Düse minimiert wird. Dazu wird eine Düse mit einem sich verjüngenden Querschnitt verwendet, in der ein patronenförmiges Hindernis in den Strömungskanal eingebracht ist. Die Düse ist zur Verwendung bei Drücken von maximal 2 psi vorgesehen. There are jet nozzles known that can be traversed by a fluid for drying a distant good. Such jet nozzles have in the interior a flow channel whose cross-section decreases in the flow direction. According to the physical flow principle of a nozzle while the fluid flowing through the jet nozzle, accelerated while its pressure decreases. By accelerating the fluid, it is possible to produce high penetration depths, which are necessary for drying goods. From the document US 6,098,904 a nozzle is known in which a pressure loss inside the nozzle is minimized. For this purpose, a nozzle with a tapering cross-section is used, in which a cartridge-shaped obstacle is introduced into the flow channel. The nozzle is intended for use at pressures of no more than 2 psi.
Die Druckschrift US 2006/0151633 betrifft eine Düse mit ausgangsseitigen Abrisskanten, die nach Innen geneigt sind. Dadurch entstehet ein Wirbelfeld, das das Strahlfeld im Nachlauf eines die Düse durchströmenden Fluids bestimmt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Weitwurfdüse mit einer möglichst gleichförmigen Geschwindigkeitsverteilung im Fernfeld eines aus der Weitwurfdüse austretenden Fluids bereitzustellen, wobei ein Druckverlust zum Erreichen großer Eindringtiefen reduziert wird. The document US 2006/0151633 relates to a nozzle with output-side demolition edges, which are inclined inwards. This creates a vortex field that determines the beam field in the wake of a fluid flowing through the nozzle. The invention has for its object to provide a jet nozzle with a uniform distribution of velocity as possible in the far field of emerging from the jet nozzle fluid, wherein a pressure loss is reduced to achieve large penetration depths.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. This object is solved by the subject matters of the independent claims.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft einen Diffusor mit einem Düseneingang, einem Düsenausgang und einem von dem Düseneingang zum Düsenausgang in einer Hauptströmungsrichtung hin verlaufenden Strömungskanal, wobei der Strömungskanal an seinen Querschnittsenden von Diffusorwänden begrenzt ist und am Düseneingang eine kleinere Querschnittsfläche aufweist als am Düsenausgang, und wobei im Strömungskanal innerhalb des Diffusors ein Zentralkörper angeordnet ist. Der Diffusor ist als Weitwurfdüse ausgebildet. One aspect of the invention relates to a diffuser having a nozzle inlet, a nozzle exit and a flow channel extending from the nozzle inlet to the nozzle exit in a main flow direction, wherein the flow channel is bounded at its cross-sectional ends by diffuser walls and has a smaller cross-sectional area at the nozzle entrance than at the nozzle exit a central body is arranged in the flow channel within the diffuser. The diffuser is designed as a long throw nozzle.
Ein Diffusor ist eine Spezialform einer Düse, bei der sich der Querschnitt des Strömungskanals nicht wie bei einer klassischen Düse verjüngt, sondern erweitert. Oftmals wird der Diffusor auch als Gegenstück zur Düse bezeichnet. Während sich bei einer klassischen Düse der Querschnitt des Strömungskanals in Hauptströmungsrichtung verjüngt, was bei einem die Düse durchströmenden Fluid eine Geschwindigkeitserhöhung und einen Druckabfall bewirkt, bewirkt ein Diffusor das Gegenteil: Ein einen Diffusor durchströmendes Fluid wird beim Durchströmen des Diffusors abgebremst, wobei sich dessen Druck erhöht. Um einen Diffusor von einer klassischen Düse unterscheiden zu können, können die Querschnittsflächen des Strömungskanals am Düseneingang und am Düsenausgang miteinander verglichen werden. Ist die Querschnittsfläche am Düsenausgang größer als die Querschnittsfläche am Düseneingang, so kann es sich bei der Düse um einen Diffusor handeln, ist das Flächenverhältnis umgekehrt, so handelt es sich um eine klassische Düse. A diffuser is a special type of nozzle in which the cross-section of the flow channel does not taper, but widen as in a classic nozzle. Often, the diffuser is also referred to as a counterpart to the nozzle. While in a conventional nozzle, the cross-section of the flow channel tapers in the main flow direction, which causes an increase in velocity and a pressure drop in a nozzle flowing through the fluid, a diffuser causes the opposite: a fluid flowing through a diffuser is decelerated as it flows through the diffuser, wherein its pressure elevated. In order to be able to distinguish a diffuser from a conventional nozzle, the cross-sectional areas of the flow channel at the nozzle inlet and at the nozzle outlet can be compared with one another. If the cross-sectional area at the nozzle outlet is greater than the cross-sectional area at the nozzle inlet, then the nozzle may be a diffuser; conversely, the area ratio is a classic nozzle.
Der Strömungskanal des Diffusors ist im Inneren des Diffusors angeordnet und im Wesentlichen als ein Freiraum ausgebildet. Der Strömungskanal wird von Diffusorwänden begrenzt, welche die Form des Strömungskanals bestimmen. Die Diffusorwände sind als Bestandteil des Diffusors ausgebildet. Der Diffusor ist dazu ausgebildet und vorgesehen, von einem Fluid in einer vorbestimmten Richtung durchströmt zu werden. Die vorbestimmte Richtung erstreckt sich vom Düseneingang zum Düsenausgang und wird als Hauptströmungsrichtung bezeichnet. In Hauptströmungsrichtung vergrößert sich dabei der Querschnitt des Strömungskanals, der von den Diffusorwänden begrenzt ist. Diese Vergrößerung oder Erweiterung des Strömungskanals kann zum Beispiel stetig erfolgen, gestuft, logarithmisch, exponentiell, entlang einer Polynomfunktion oder entlang einer Kombination der vorgenannten Formveränderungsfunktionen. The flow channel of the diffuser is arranged in the interior of the diffuser and designed essentially as a free space. The flow channel is from Limited diffuser walls, which determine the shape of the flow channel. The diffuser walls are formed as part of the diffuser. The diffuser is designed and provided to be flowed through by a fluid in a predetermined direction. The predetermined direction extends from the nozzle entrance to the nozzle exit and is referred to as the main flow direction. In the main flow direction thereby increases the cross-section of the flow channel, which is bounded by the diffuser walls. This enlargement or expansion of the flow channel may be, for example, continuous, stepped, logarithmic, exponential, along a polynomial function or along a combination of the aforementioned shape changing functions.
Ein klassischer Diffusor führt zur Verringerung der Geschwindigkeit eines den Diffusor durchströmenden Fluids und zur Druckerhöhung. Ein Abbremsen des Fluids ist gerade für eine Weitwurfdüse nicht immer erwünscht, da dies zu einer sehr ungleichmäßigen Geschwindigkeitsverteilung über den Querschnitt betrachtet führen kann. Deswegen ist im Inneren des Strömungskanals, also im Inneren des Diffusors, ein Zentralkörper angeordnet, der als Strömungskörper ausgebildet ist. Der Zentralkörper ist so im Diffusor angeordnet, dass er von einem den Diffusor in Hauptströmungsrichtung durchströmenden Fluid umströmt wird. Durch Einbringen des Zentralkörpers in den Strömungskanal wird das Strömungsverhalten, insbesondere die Geschwindigkeit und der Druck des den Diffusor durchströmenden Fluids, beeinflusst. Dabei kann durch die Form des Zentralkörpers die Geschwindigkeit und der Druck des den Strömungskanal durchströmenden Fluids sowohl im Nahfeld als auch im Fernfeld beeinflusst und/oder bestimmt werden. Der Zentralkörper kann zum Beispiel eine Reduktion der freien Querschnittsfläche des Strömungskanals am Düsenausgang bewirken. Dies bedeutet, dass zwar die gesamte Querschnittsfläche am Düsenausgang größer ist als die Querschnittsfläche am Düseneingang, der frei durchströmbare Flächenanteil kann jedoch gleich groß oder kleiner ausgebildet sein. Dabei ist der frei durchströmbare Flächenanteil der Querschnittsbereich des Strömungskanals, der von einem den Diffusor durchströmenden Fluid durchströmt werden kann. Der Raumbereich im Strömungskanal, der vom Zentralkörper eingenommen wird, kann hingegen nicht von einem Fluid durchströmt werden. Der Zentralkörper ist zumindest teilweise im Inneren des Strömungskanals angeordnet. Ein Teil des Zentralkörpers kann aus dem Strömungskanal herausragen. Dabei ist der Zentralkörper bevorzugt so angeordnet, dass er in einem Raumbereich nahe des oder am Düsenausgang angeordnet ist. Der Raumbereich des Strömungskanals, der benachbart zum Düseneingang ausgebildet ist, ist bevorzugt frei von einem Zentralkörper ausgebildet. Der Zentralkörper kann beabstandet von den Diffusorwänden im Diffusor angeordnet sein. A classic diffuser reduces the speed of a fluid passing through the diffuser and increases the pressure. Deceleration of the fluid is not always desirable for a jet nozzle, as this may result in a very uneven velocity distribution across the cross-section. Therefore, a central body is arranged in the interior of the flow channel, ie in the interior of the diffuser, which is designed as a flow body. The central body is arranged in the diffuser so that it is flowed around by a fluid flowing through the diffuser in the main flow direction. By introducing the central body into the flow channel, the flow behavior, in particular the speed and the pressure of the fluid flowing through the diffuser, is influenced. In this case, the speed and the pressure of the fluid flowing through the flow channel can be influenced and / or determined both in the near field and in the far field by the shape of the central body. For example, the central body may cause a reduction in the free cross-sectional area of the flow channel at the nozzle exit. This means that, although the entire cross-sectional area at the nozzle outlet is greater than the cross-sectional area at the nozzle inlet, the freely permeable surface portion may be of the same size or smaller. In this case, the freely flow-through surface portion of the cross-sectional area of the flow channel, which can be traversed by a fluid flowing through the diffuser. The space in the flow channel, which is occupied by the central body, however, can not be traversed by a fluid. The central body is at least partially disposed in the interior of the flow channel. A part of the central body may protrude from the flow channel. In this case, the central body is preferably arranged such that it is arranged in a space region near or at the nozzle exit. The space region of the flow channel, which is formed adjacent to the nozzle inlet, is preferably formed free of a central body. The central body may be spaced from the diffuser walls in the diffuser.
Ein solcher Diffusor mit einem im Strömungskanal angeordneten Zentralkörper kann zum Erzielen besonders großer Eindringtiefen verwendet werden und ermöglicht eine homogene Geschwindigkeitsverteilung im Femfeld des aus dem Diffusor ausgestoßenen Fluids. Der Diffusor reduziert den Druckverlust des Fluids im Vergleich zu einem Diffusor ohne Zentralkörper und dient zum Erreichen großer Eindringtiefen. Bei bestehenden Trocknungssystemen kann der Diffusor zur Reduktion einer benötigten Pumpleistung bei gleichbleibender Eindringtiefe führen. Das Fernfeld ist der Strahlbereich nach dem Düsenausgang, in dem die atmosphärische Turbulenz die Strahlausbreitung dominiert. Im Fernfeld ist insbesondere kein Kernstrahl mehr im Strahlfeld detektierbar. Üblicherweise beginnt das Fernfeld etwa in einem Abstand nach dem Düsenausgang, der sechs- bis achtmal dem Durchmesser des Querschnitts des Düsenausgangs beträgt. Such a diffuser with a central body arranged in the flow channel can be used to achieve particularly large penetration depths and enables a homogeneous velocity distribution in the Femfeld of the ejected from the diffuser fluid. The diffuser reduces the pressure loss of the fluid compared to a diffuser without a central body and serves to achieve large penetration depths. In existing drying systems, the diffuser can lead to the reduction of a required pumping capacity at a constant penetration depth. The far field is the beam area after the nozzle exit where atmospheric turbulence dominates the beam spread. In the far field, in particular, no more core beam can be detected in the beam field. Usually, the far field starts at a distance after the nozzle exit, which is six to eight times the diameter of the cross section of the nozzle exit.
Die genaue Form bzw. Geometrie des Zentralkörpers kann mit Hilfe einer Computersimulation berechnet werden, um eine bestimmte Eindringtiefe oder eine gewünschte Temperaturverteilung im Strahl für ein bestimmtes Fluid zu erhalten. The exact shape or geometry of the central body can be calculated using a computer simulation to obtain a certain penetration or temperature distribution in the jet for a particular fluid.
Der Zentralkörper kann unterschiedlich geformt ausgebildet sein. So kann der Zentralkörper zum Beispiel als Ellipsoid, als Pyramide, oder als quaderförmiger Körper ausgebildet sein. Der Zentralkörper ist als Strömungshindernis ausgebildet und weist ein Volumen und eine Form auf, die das Strömungsverhalten eines den Diffusor durchströmenden Fluids deutlich messbar beeinflusst. Im Gegensatz zu den einleitend genannten und bislang bekannten Düsen betrifft die vorliegende Erfindung einen Diffusor, der eine besonders günstige Wärmeübertragung am Zielgut erzielt. Der Diffusor kann dazu an seinem Diffusorausgang innenkantenfrei ausgebildet sein. Dies bedeutet, dass der Diffusor an seinem Diffusorausgang im Längsschnitt zumindest gerade oder nach Außen geneigte Kanten aufweist. Die Ausgangskanten können insbesondere abgerundet ausgebildet sein. Dadurch wird eine gewünschte und/oder vorgegebene Strömungsverteilung erzielt. The central body may be formed differently shaped. Thus, the central body may be formed, for example, as an ellipsoid, as a pyramid, or as a cuboid body. The central body is designed as a flow obstacle and has a volume and a shape that significantly influences the flow behavior of a fluid flowing through the diffuser. In contrast to the initially mentioned and previously known nozzles, the present invention relates to a diffuser that achieves a particularly favorable heat transfer to the target. The diffuser can be designed to be free of inner edges at its diffuser exit. This means that the diffuser at its diffuser outlet in longitudinal section has at least straight or outwardly inclined edges. The output edges may be formed in particular rounded. As a result, a desired and / or predetermined flow distribution is achieved.
Der Diffusor ist als Weitwurfdüse ausgebildet. Eine Weitwurfdüse ist eine Düse, die für möglichst große Eindringtiefen ausgebildet und vorgesehen ist. Eine Weitwurfdüse kann im Fernfeld eine gewünschte, insbesondere eine im Wesentlichen homogene Geschwindigkeitsverteilung des ausgestoßenen Fluids bewirken. Die Eindringtiefe einer Düse bestimmt die Distanz bzw. den Abstand vom Düsenausgang, an dem das die Düse durchströmende Fluid nach Durchströmen der Düse ein gewünschtes Strömungsverhalten aufweist. Mit der Eindringtiefe kann zum Beispiel ein vorbestimmter Abstand gemeint sein, um den ein zu trocknendes Gut vom Düsenausgang der Weitwurfdüse beabstandet ist. Bei Trockendüsen für Lackierungen kann die Eindringtiefe z.B. zwischen 2 und 3 m betragen. The diffuser is designed as a long throw nozzle. A jet nozzle is a nozzle which is designed and provided for the greatest possible penetration depths. A jet nozzle can cause a desired, in particular a substantially homogeneous velocity distribution of the ejected fluid in the far field. The penetration depth of a nozzle determines the distance or the distance from the nozzle outlet at which the fluid flowing through the nozzle has a desired flow behavior after flowing through the nozzle. For example, the penetration depth may mean a predetermined distance by which a material to be dried is spaced from the nozzle exit of the long throw nozzle. For dry spray nozzles, the penetration depth may be e.g. be between 2 and 3 m.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Zentralkörper in der Mitte eines Querschnitts durch den Strömungskanal angeordnet. Durch die Anordnung des Zentralkörpers in der Mitte des Strömungskanals kann der Zentralkörper an allen seinen Seiten von einem den Diffusor durchströmenden Fluid umströmt werden. Dadurch kann der Zentralkörper das Fluid bzw. die Geschwindigkeit und den Druck des Fluids mit allen seinen Körperflächen und -Seiten beeinflussen. Dabei kann der Zentralkörper von einer Halterung so im Strömungskanal gehalten werden, dass er an einem vorbestimmten Ort im Inneren des Strömungskanals angeordnet ist. Bei der Berechnung des Strömungsverhaltens und der Geometrie des Zentralkörpers sowie der Diffusorwände kann die Form der Halterung mit in die Berechnung aufgenommen werden, um ein möglichst gutes Strömungsverhalten zu erzielen. According to one embodiment, the central body is arranged in the middle of a cross section through the flow channel. Due to the arrangement of the central body in the middle of the flow channel, the central body can be flowed around on all its sides by a fluid flowing through the diffuser. As a result, the central body can influence the fluid or the speed and the pressure of the fluid with all its body surfaces and sides. In this case, the central body can be held by a holder in the flow channel, that it is arranged at a predetermined location in the interior of the flow channel. When calculating the flow behavior and the geometry of the central body and the diffuser walls, the shape of the holder with in The calculation will be included in order to achieve the best possible flow behavior.
Der Zentralkörper muss dabei nicht entlang der gesamten Mittelachse des Strömungskanals angeordnet sein, sondern kann zum Beispiel lediglich in der zweiten Hälfte des Strömungskanals, also der dem Düsenausgang zugewandten Hälfte des Strömungskanals, mittig in diesem angeordnet sein. The central body does not have to be arranged along the entire central axis of the flow channel, but can for example only in the second half of the flow channel, ie the nozzle outlet facing half of the flow channel, be arranged centrally in this.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Zentralkörper so geformt und so im Strömungskanal angeordnet, dass der Zentralkörper an den Diffusorwänden eine Strömungsablösung eines den Diffusor durchströmenden Fluids reduziert. Ein Fluid, das einen sich aufweitenden Strömungskanal bzw. einen Diffusor durchströmt, kann verschiedene Strömungsverhalten erfahren. Ist ein Öffnungswinkel bzw. eine Erweiterung des Strömungskanals in Strömungsrichtung hinreichend klein, so spricht man von einem anliegenden Strömungsverhalten bzw. von einem fluktuierenden, teilabgelösten Strömungsverhalten. Weist der Diffusor einen stärker geöffneten Strömungskanal auf, also einen sich weiter verbreiternden Strömungskanal, kann die Strömung im Strömungskanal ihren pulsierenden Charakter verlieren, wobei man von einem abgelösten Strömungsverhalten spricht. Bei einer abgelösten Strömung entstehen im Strömungskanal und in dessen Nachlauf Strömungswirbel des Fluids. Solche Strömungswirbel können sich störend auf das gewünschte Strömungsverhalten des den Diffusor durchströmenden Fluids auswirken. Der Zentralkörper ist so geformt und so im Strömungskanal angeordnet, dass er eine Strömungsablösung reduziert und/oder ganz verhindert. Dadurch wird das Strömungsverhalten des Fluids verbessert. Damit kann der Zentralkörper das Strömungsverhalten des Fluids nicht nur im Inneren des Diffusors beeinflussen, sondern auch im Fernfeld des Fluids, also einem Raumbereich, in den das bereits aus dem Diffusor ausgetretene Fluid eindringt. According to one embodiment, the central body is shaped and arranged in the flow channel such that the central body on the diffuser walls reduces flow separation of a fluid flowing through the diffuser. A fluid that flows through a widening flow channel or a diffuser can experience different flow behavior. If an opening angle or an extension of the flow channel in the flow direction is sufficiently small, this is called an applied flow behavior or a fluctuating, partially detached flow behavior. If the diffuser has a more open flow channel, that is to say a further widening flow channel, the flow in the flow channel can lose its pulsating character, wherein one speaks of a detached flow behavior. In a detached flow arise in the flow channel and in the wake flow vortex of the fluid. Such flow vortices can interfere with the desired flow behavior of the fluid flowing through the diffuser. The central body is shaped and arranged in the flow channel, that it reduces flow separation and / or completely prevented. As a result, the flow behavior of the fluid is improved. Thus, the central body can influence the flow behavior of the fluid not only in the interior of the diffuser, but also in the far field of the fluid, ie a space region into which the already exited from the diffuser fluid penetrates.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Zentralkörper bezüglich einer Mittelachse des Strömungskanals rotationssymmetrisch ausgebildet. Dabei kann nicht nur der Zentralkörper selbst rotationssymmetrisch ausgebildet sein, sondern auch der Diffusor, insbesondere die Diffusorwände, die den Strömungskanal definieren. Eine rotationssymmetrische Ausbildung des Zentralkörpers und/oder des Diffusors und/oder des Strömungskanals kann zu einer besonders homogenen Geschwindigkeits- und Druckverteilung im Fernfeld des Fluids führen. According to one embodiment, the central body is rotationally symmetrical with respect to a central axis of the flow channel. Not only can the central body itself be rotationally symmetrical, but also also the diffuser, in particular the diffuser walls, which define the flow channel. A rotationally symmetrical design of the central body and / or the diffuser and / or the flow channel can lead to a particularly homogeneous velocity and pressure distribution in the far field of the fluid.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist der Düsenausgang eine mindestens zehn Prozent größere Querschnittsfläche auf als der Düseneingang. Dabei verbreitert sich der Querschnitt des Strömungskanals in Hauptströmungsrichtung bevorzugt stetig. Mit einer zehn Prozent größeren Fläche ist dabei die Gesamtfläche des jeweiligen Querschnitts gemeint. Insbesondere kann der Querschnitt am Düsenausgang einen Teilbereich des Zentralkörpers aufweisen, der die freie Querschnittsfläche reduziert. Die Querschnittsfläche des Düsenausgangs kann auch zumindest 50% oder 100% größer als die Querschnittsfläche des Düseneingangs ausgebildet sein. According to one embodiment, the nozzle exit has at least ten percent greater cross-sectional area than the nozzle entrance. In this case, the cross section of the flow channel widens in the main flow direction preferably steadily. With a ten percent larger area is meant the total area of the respective cross-section. In particular, the cross-section at the nozzle exit may have a partial region of the central body which reduces the free cross-sectional area. The cross-sectional area of the nozzle exit may also be at least 50% or 100% larger than the cross-sectional area of the nozzle entrance.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Strömungskanal des Diffusors sich in Hauptströmungsrichtung so stark aufweitend ausgebildet, dass der Strömungskanal ohne den Zentralkörper eine Strömungsablösung eines den Diffusor durchströmenden Fluids verursacht bzw. verursachen würde. Der Strömungskanal des Diffusors ist dabei so ausgebildet, dass er sich so stark aufweitet, dass er ohne den Zentralkörper eine Strömungsablösung verursachen würde. Damit wäre der Diffusor ohne den Zentralkörper als Weitwurfdüse ungeeignet und würde zu einer Verschlechterung der Strömungsqualität des Fluids führen. Der Zentralkörper ist so im Diffusor ausgebildet, dass er eben diese Strömungsablösung verhindert oder zumindest reduziert. According to one exemplary embodiment, the flow channel of the diffuser is formed so widening in the main flow direction that the flow channel without the central body would cause a flow separation of a fluid flowing through the diffuser. The flow channel of the diffuser is designed so that it expands so much that it would cause a flow separation without the central body. Thus, the diffuser without the central body would be unsuitable as a jet nozzle and would lead to a deterioration of the flow quality of the fluid. The central body is formed in the diffuser so as to prevent or at least reduce this flow separation.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Zentralkörper austauschbar im Strömungskanal des Diffusors angebracht. Der Diffusor kann eine Mehrzahl von Zentralkörpern aufweisen, die je nach geplanter Anwendung des Diffusors im Strömungskanal angebracht werden können. Solch variable Zentralkörper können zu sehr unterschiedlichem Strömungsverhalten eines den Diffusor durchströmenden Fluids führen. Damit kann durch einen einfachen Austausch des Zentralkörpers der gleiche Diffusor für unterschiedliche Anwendungsbereiche verwendet werden. Eine Halterung kann zur Aufnahme unterschiedlicher Zentralkörper im Strömungskanal so ausgebildet sein, dass die Zentralkörper lösbar an der Halterung befestigbar sind. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Diffusor dazu ausgebildet und vorgesehen, von einem vorbestimmten Fluid unter einem vorbestimmten Druck und einer vorbestimmten Geschwindigkeit in Hauptströmungsrichtung durchströmt zu werden. Die genaue Form der Diffusorwände und/oder des Zentralkörpers kann auf ein bestimmtes Fluid abgestimmt sein. Als Fluid kann zum Beispiel Umgebungsluft zum Trocknen von Gütern verwendet werden. Alternativ kann ein spezielles Gasgemisch zum Trocknen vorgesehen sein, das unter dem vorbestimmten Druck in den Düseneingang des Diffusors einführbar ist. Die genaue Form und Geometrie des Diffusors inklusive des Zentralkörpers ist auf dieses vorbestimmte Fluid abgestimmt. Dabei kann auch der Druck und/oder die Geschwindigkeit des Fluids vorbestimmt sein, mit dem das Fluid in den Düseneingang eingebracht wird. Der Diffusor kann auch zur Verwendung eines vorbestimmten Fluids mit unterschiedlichen Drücken und/oder zur Verwendung mit unterschiedlichen Fluiden vorgesehen sein. Das Fluid kann insbesondere flüssig und/oder gasförmig sein. According to one embodiment, the central body is replaceably mounted in the flow channel of the diffuser. The diffuser may have a plurality of central bodies which may be mounted in the flow channel depending on the intended use of the diffuser. Such variable central bodies can lead to very different flow behavior of a fluid flowing through the diffuser. Thus, by a simple replacement of the central body of the same diffuser for different applications be used. A holder can be designed to receive different central body in the flow channel so that the central body are detachably fastened to the holder. According to one embodiment, the diffuser is designed and provided to be flowed through by a predetermined fluid under a predetermined pressure and a predetermined speed in the main flow direction. The exact shape of the diffuser walls and / or the central body may be tuned to a particular fluid. As the fluid, for example, ambient air may be used for drying goods. Alternatively, a special gas mixture may be provided for drying, which can be inserted under the predetermined pressure in the nozzle inlet of the diffuser. The exact shape and geometry of the diffuser including the central body is tuned to this predetermined fluid. In this case, the pressure and / or the speed of the fluid can be predetermined with which the fluid is introduced into the nozzle inlet. The diffuser may also be provided for use with a predetermined fluid having different pressures and / or for use with different fluids. The fluid may in particular be liquid and / or gaseous.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Diffusorwände im Längsschnitt zumindest stellenweise um einen Aufweitwinkel von jeweils zumindest 10° gegenüber der Mittelachse des Strömungskanals geneigt. Üblicherweise wird bei einem Öffnungswinkel von jeweils zumindest 7-10° bei einem Diffusor davon ausgegangen, dass sich eine Strömungsablösung einstellt. Die Diffusorwände des Diffusors sind hierbei so ausgebildet, dass sich ohne den Zentralkörper eine Strömungsablösung ergeben würde, da der Öffnungswinkel zumindest 10° beträgt. Dabei muss der Öffnungswinkel des Strömungskanals gegenüber seiner Mittelachse nicht entlang des ganzen Strömungskanals zumindest 10° betragen, sondern kann auch nur stellenweise so steil ausgebildet sein. Der Öffnungswinkel des Strömungskanals beträgt dabei zumindest stellenweise von 10° bis 30°, bevorzugt von 15° bis 25°. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Zentralkörper so geformt, dass er im Fernfeld eines aus dem Diffusor austretenden Fluids eine im Wesentlichen homogene Strömungsgeschwindigkeitsverteilung senkrecht zum Richtungsvektor der Hauptströmungsrichtung bewirkt. Als Nahfeld wird der Raumbereich bezeichnet, in den das aus dem Diffusor ausströmende Fluid direkt nach Verlassen des Diffusors einströmt, also ein Raumgebiet, das benachbart zum Diffusorausgang angeordnet ist. Im Nahfeld kann bedingt durch den Zentralkörper eine inhomogene Geschwindigkeitsverteilung des Fluids vorliegen. Im Nahfeld kann der Zentralkörper eine "Verschlechterung" der Strömungseigenschaften des Fluids verursachen. Der Zentralkörper kann so geformt und berechnet sein, dass er im Fernfeld, insbesondere bei einer vorbestimmten Eindringtiefe bzw. Zieltiefe des Fluids, eine homogene Geschwindigkeitsverteilung bzw. eine definierte Temperaturverteilung bewirkt. Der Diffusor kann zur Verwendung beim Trocknen eines Guts in einem vorbestimmten Abstand vom Düsenausgang vorgesehen sein. Dieser vorbestimmte Abstand entspricht der Eindringtiefe bzw. der Zieltiefe des Diffusors. Der Zentralkörper ist so geformt und/oder berechnet, dass er eine gleichmäßige Geschwindigkeitsverteilung oder eine definierte Temperaturverteilung an dieser Zieltiefe - gemessen vom Düsenausgang aus - bewirkt. Dies führt zu einem gleichmäßigen Trocknen eines Guts wie z.B. einer Karosserielackierung, eines flüssigen Glases, etc. According to one embodiment, the diffuser walls are inclined in longitudinal section at least in places by an expansion angle of at least 10 ° with respect to the central axis of the flow channel. Usually, with an opening angle of at least 7-10 ° in the case of a diffuser, it is assumed that a flow separation occurs. The diffuser walls of the diffuser are in this case designed so that a flow separation would result without the central body, since the opening angle is at least 10 °. In this case, the opening angle of the flow channel with respect to its central axis does not have to be at least 10 ° along the entire flow channel, but may also be only so steep at places. The opening angle of the flow channel is at least in places from 10 ° to 30 °, preferably from 15 ° to 25 °. According to one embodiment, the central body is shaped to effect a substantially homogeneous flow velocity distribution perpendicular to the directional vector of the main flow direction in the far field of a fluid exiting the diffuser. The near field is the area of the space into which the fluid flowing out of the diffuser flows directly after leaving the diffuser, that is to say a space region which is arranged adjacent to the diffuser exit. In the near field, an inhomogeneous velocity distribution of the fluid may be present due to the central body. In the near field, the central body can cause a "deterioration" in the flow characteristics of the fluid. The central body can be shaped and calculated so that it causes a homogeneous velocity distribution or a defined temperature distribution in the far field, in particular at a predetermined penetration depth or target depth of the fluid. The diffuser may be for use in drying a product at a predetermined distance from the nozzle exit. This predetermined distance corresponds to the penetration depth or the target depth of the diffuser. The central body is shaped and / or calculated so that it causes a uniform velocity distribution or a defined temperature distribution at this target depth - measured from the nozzle exit. This leads to a uniform drying of a good such as a body painting, a liquid glass, etc.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind im Strömungskanal innerhalb des Diffusors mehrere Zentralkörper angeordnet. Dabei sind die Zentralkörper so geformt, dass ein Fluid, nachdem es aus dem Diffusor ausgeströmt ist, eine optimale Strömungsverteilung aufweist. According to one embodiment, a plurality of central bodies are arranged in the flow channel within the diffuser. In this case, the central bodies are shaped so that a fluid, after it has flowed out of the diffuser, has an optimal flow distribution.
Ein weiterer Aspekt betrifft ein Verfahren zur Berechnung der Geometrie eines als Weitwurfdüse ausgebildeten Diffusors mit den Schritten: Another aspect relates to a method for calculating the geometry of a diffuser designed as a long-throw nozzle with the steps:
Auswählen eines vorbestimmten Fluids zum Durchströmen des Diffusors entlang eines Strömungskanals des Diffusors, Auswählen einer vorbestimmten Eindringtiefe für das vorbestimmte Fluid nachdem das Fluid den Strömungskanal durchströmt hat, Selecting a predetermined fluid to flow through the diffuser along a flow channel of the diffuser, Selecting a predetermined penetration depth for the predetermined fluid after the fluid has passed through the flow channel,
Optimieren der Form der Diffusorwände, die den Strömungskanal des Diffusors an seinen Querschnittsenden begrenzen, für zumindest ein Zielkriterium und  Optimizing the shape of the diffuser walls, which limit the flow channel of the diffuser at its cross-sectional ends, for at least one target criterion and
Optimieren der Form eines im Strömungskanal des Diffusors angeordneten Optimize the shape of a arranged in the flow channel of the diffuser
Zentralkörpers für zumindest ein Zielkriterium, wobei Central body for at least one target criterion, wherein
das zumindest eine Zielkriterium aus der Menge ist: vorgegebener which is at least one target criterion from the set: predefined
Druckbedarf, maximaler Wärmeübergang, Homogenität derPressure requirement, maximum heat transfer, homogeneity of the
Wärmeübergangsverteilung, geradlinige Fortsetzung des Fluidstrahis,Heat transfer distribution, rectilinear continuation of the Fluidstrahis,
Auftrefffläche des Fluidstrahis und/oder Austrittsgeschwindigkeit desImpact surface of Fluidstrahis and / or exit velocity of the
Fluidstrahis. Fluidstrahis.
In die Berechnung kann weiterhin die Form einer Halterung für den Zentralkörper im Inneren des Strömungskanals eingerechnet werden. Weiterhin kann dieses Verfahren verwendet werden, um bei gleichgeformten Diffusor änden mit einer unterschiedlich geformten Geometrie des Zentralkörpers bestimmte unterschiedliche Eindringtiefen zu erzielen. Bei diesem Verfahren wird somit lediglich eine neue Geometrie des Zentralkörpers berechnet, wobei die Geometrie der Diffusorwände als Randbedingung in die Berechnung eingeht. In the calculation, the shape of a holder for the central body in the interior of the flow channel can be further included. Furthermore, this method can be used to achieve certain different penetration depths in the case of identically shaped diffuser walls having a differently shaped geometry of the central body. In this method, therefore, only a new geometry of the central body is calculated, wherein the geometry of the diffuser walls enters as a boundary condition in the calculation.
Zur genauen Berechnung der Diffusorgeometrie kann entweder eine Computersimulation verwendet werden oder Testversuche aus einem Wind- bzw. Strömungskanal. Weiterhin können die experimentellen Ergebnisse auch mit einer Computersimulation geprüft und/oder verbunden werden. For the exact calculation of the diffuser geometry, either a computer simulation or test experiments from a wind or flow channel can be used. Furthermore, the experimental results can also be checked and / or connected with a computer simulation.
Bei der Berechnung der Zentralkörpergeometrie z.B. ein genetischer Algorithmus verwendet werden, der schnell konvergiert. Die Geometrie kann dahingehend optimiert werden, dass an einem vorgegebenen Abstand von dem Diffusorausgang eine vorbestimmte, insbesondere homogene Wärmeübertragung erfolgt. Weiterhin kann die Geometrie des Zentralkörpers auch dahingehend optimiert werden, dass der Druck des in den Diffusor einströmenden Mediums minimal gehalten wird, also der Leistungsaufwand minimal gehalten wird. Als Randbedingung können der Einspeisedruck des Fluids und/oder die Geometrie der Diffusorwände in die Berechnung eingehen. When calculating the central body geometry, for example, a genetic algorithm can be used that converges rapidly. The geometry can be optimized so that at a predetermined distance from the diffuser exit a predetermined, in particular homogeneous heat transfer takes place. Furthermore, the geometry of the central body can also be optimized to the effect that the pressure of the medium flowing into the diffuser is kept to a minimum, so the power requirement is minimized. As a boundary condition, the feed pressure of the fluid and / or the geometry of the diffuser walls can be included in the calculation.
Für das Verfahren können die Stoffwerte des Fluids, die Geometrie des Diffusors (und somit die Geometrie der Düsenwände) und/oder ein fester Abstand vom Düsenausgang vorgegeben werden. Für diesen vorgegebenen, festen Abstand vom Düsenausgang können verscheide Eigenschaften des Fluidstrahls optimiert werden. Der feste Abstand kann z.B. die vorgegebene Eindringtiefe sein. Für das Verfahren können ein oder mehrere der folgenden Zielkriterien vorgesehen sein: For the method, the physical properties of the fluid, the geometry of the diffuser (and thus the geometry of the nozzle walls) and / or a fixed distance from the nozzle outlet can be specified. For this predetermined, fixed distance from the nozzle outlet, the separating properties of the fluid jet can be optimized. The fixed distance may e.g. be the predetermined penetration depth. One or more of the following target criteria may be provided for the method:
Ein vorgegebener Druckbedarf für ein Gebläse, das das Fluid in den Düseneingang einspeist, z.B. ein minimaler Druckbedarf als Zielvorgabe. Ein maximaler Wärmeübergang an einem Gut, d.h. ein möglichst hoher Wärmeanteil des Fluids wird an das Gut abgegeben, z.B. zur Kühlung oder Erwärmung des Guts. A given pressure requirement for a fan feeding the fluid into the nozzle inlet, e.g. a minimum printing requirement as a target. A maximum heat transfer to a good, i. the highest possible heat content of the fluid is delivered to the product, e.g. for cooling or heating the material.
Die Wärmeübergangsverteilung des Fluids kann auf ihre Homogenität hin optimiert werden.  The heat transfer distribution of the fluid can be optimized for its homogeneity.
Der Fluidstrahl kann nach Austritt aus dem Düsenausgang dahingehend optimiert werden, dass der Fluidstrahl sich möglichst geradlinig fortsetzt. Der Fluidstrahl kann nach Austritt aus dem Düsenausgang dahingehend optimiert werden, dass der Fluidstrahl eine vorgegebene, begrenzte Auftrefffläche auf ein Gut aufweist.  The fluid jet can be optimized after exiting the nozzle exit to the effect that the fluid jet continues as straight as possible. The fluid jet can be optimized after exiting the nozzle exit to the effect that the fluid jet has a predetermined, limited impact surface on a good.
Eine Austrittsgeschwindigkeit des Fluids aus dem Düsenausgang kann als Zielkriterium vorgegeben werden, z.B. eine minimale oder maximale Austrittsgeschwindigkeit.  An exit velocity of the fluid from the nozzle exit may be specified as the target criterion, e.g. a minimum or maximum exit velocity.
Von diesen Kriterien können ein oder mehrere als Zielkriterien ausgewählt werden, nach deren Erreichen das Verfahren beendet wird. Bei der Durchführung des Verfahrens wird die Geometrie des Zentralkörpers (und ggf. der Diffusorwände) so lange variiert, bis die Zielkriterien unter Berücksichtigung der vorgegebenen Randbedingungen erreicht werden. Als Ergebnis liefert dieses Verfahren eine bestimmte Form eines Diffusors mit einer bestimmten Geometrie eines Zentralkörpers, bei deren Verwendung die Zielkriterien erfüllt werden. One or more of these criteria may be selected as the target criteria, after which the procedure is terminated. In carrying out the method, the geometry of the central body (and possibly the diffuser walls) is varied until the target criteria are achieved taking into account the predetermined boundary conditions. As a result, this method provides a certain form of a diffuser with a specific geometry of a central body, the use of which the target criteria are met.
Ein Aspekt betrifft ein Verwenden eines wie oben beschriebenen Diffusors zum Trocknen von zumindest einem Gut, wobei das Gut vom Düsenausgang des Diffusors in einer vorbestimmten Distanz beabstandet angeordnet sein kann. Ein solcher Diffusor kann auch zur Klimatisierung verwendet werden. One aspect relates to using a diffuser as described above for drying at least one product, wherein the material may be spaced from the nozzle exit of the diffuser at a predetermined distance. Such a diffuser can also be used for air conditioning.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Einzelne in den Figuren gezeigte Merkmale können mit Merkmalen aus anderen Ausführungsbeispielen kombiniert werden. Es zeigen: The invention will be described in more detail with reference to exemplary embodiments shown in FIGS. Individual features shown in the figures may be combined with features of other embodiments. Show it:
Figur 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Diffusors ohne Figure 1 is a schematic sectional view of a diffuser without
Zentralkörper,  Central body
Figur 2 eine schematische Schnittdarstellung durch einen Diffusor mit einem Figure 2 is a schematic sectional view through a diffuser with a
Zentralkörper, Figur 3 eine schematische Darstellung der Geschwindigkeitsverteilung eines  Central body, Figure 3 is a schematic representation of the velocity distribution of a
Fluids, das einen Diffusor ohne Zentralkörper durchströmt,  Fluids flowing through a diffuser without central body,
Figur 4 eine schematische Darstellung der Geschwindigkeitsverteilung eines Figure 4 is a schematic representation of the velocity distribution of a
Fluids, das einen Diffusor mit einem ersten Zentralkörper durchströmt und  Fluids flowing through a diffuser with a first central body and
Figur 5 eine schematische Darstellung der Geschwindigkeitsverteilung eines Figure 5 is a schematic representation of the velocity distribution of a
Fluids, das einen Diffusor mit einem zweiten Zentralkörper durchströmt.  Fluids flowing through a diffuser with a second central body.
Figur 1 zeigt einen Diffusor 1 mit einem Düseneingang 2 und einem Düsenausgang 3, wobei der Düsenausgang 3 eine Querschnittsfläche A aufweist, die größer als eine Querschnittsfläche E des Düseneingangs 2 ausgebildet ist. Der Diffusor 1 weist Diffusorwände 6 auf, die einen Freiraum im Inneren des Diffusors 1 als Strömungskanal 4 begrenzen. Der Diffusor 1 ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch bezüglich einer Mittelachse M des Strömungskanals 4 ausgebildet. FIG. 1 shows a diffuser 1 with a nozzle inlet 2 and a nozzle outlet 3, the nozzle outlet 3 having a cross-sectional area A which is larger than a cross-sectional area E of the nozzle inlet 2. Of the Diffuser 1 has diffuser walls 6, which delimit a free space in the interior of the diffuser 1 as a flow channel 4. The diffuser 1 is formed substantially rotationally symmetrical with respect to a central axis M of the flow channel 4.
Am Düseneingang 2 ist der Diffusor 1 dazu ausgebildet und vorgesehen, ein Fluid (nicht gezeigt) in einer Hauptströmungsrichtung H in den Strömungskanal 4 einzulassen. Dazu ist der Düseneingang 2 entlang seiner Querschnittsfläche E offen. Die Hauptströmungsrichtung H weist entlang der Mittelachse M des Strömungskanals 4 vom Düseneingang 2 zum Düsenausgang 3. Am Düsenausgang 3 des Diffusors 1 ist der Diffusor 1 dazu ausgebildet, dass das am Düseneingang 2 in den Strömungskanal eingeströmte Fluid aus dem Strömungskanal 4 ausströmt und dabei den Diffusor 1 verlässt. In Figur 2 ist ein Diffusor 20 gezeigt, der baugleich zu dem in Figur 1 gezeigten Diffusor 1 aufgebaut ist. Der Diffusor 20 weist einen Düseneingang 22, einen Düsenausgang 23, einen Strömungskanal 24 und Düsenwände 26 auf, die wie im Diffusor 1 dimensioniert und ausgebildet sind. Eine Querschnittsfläche E des Düseneingangs 22 ist kleiner ausgebildet als eine Querschnittsfläche A des Düsenausgangs 23. At the nozzle inlet 2, the diffuser 1 is designed and provided for introducing a fluid (not shown) into the flow channel 4 in a main flow direction H. For this purpose, the nozzle inlet 2 is open along its cross-sectional area E. The main flow direction H points along the center axis M of the flow channel 4 from the nozzle inlet 2 to the nozzle outlet 3. At the nozzle outlet 3 of the diffuser 1, the diffuser 1 is designed such that the fluid which has flowed into the flow channel at the nozzle inlet 2 flows out of the flow channel 4 and thereby the diffuser 1 leaves. FIG. 2 shows a diffuser 20 which is of identical construction to the diffuser 1 shown in FIG. The diffuser 20 has a nozzle inlet 22, a nozzle outlet 23, a flow channel 24 and nozzle walls 26, which are dimensioned and formed as in the diffuser 1. A cross-sectional area E of the nozzle entrance 22 is smaller than a cross-sectional area A of the nozzle exit 23.
Der Strömungskanal 24 weist eine geradlinig verlaufende Mittelachse M auf. In einer alternativen Ausführungsform kann die Mittelachse des Strömungskanals 24 auch gekrümmt ausgebildet sein. The flow channel 24 has a rectilinear central axis M. In an alternative embodiment, the center axis of the flow channel 24 may also be curved.
Im Unterschied zu dem in Figur 1 gezeigten Diffusor 1 weist der Diffusor 20 einen Zentralkörper 25 auf, der im Inneren des Strömungskanals 24 an den Diffusorwänden 26 befestigt ist. Der Zentralkörper 25 ist beabstandet von den Diffusorwänden 26 und mittig im Strömungskanals 24 angeordnet. Der Zentralkörper 25 ist bezüglich der Mittelachse M im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet. Der Zentralkörper 25 kann zum Beispiel als Ellipsoid, tropfenförmig oder ähnlich ausgebildet sein und bildet ein dreidimensionales Strömungshindernis für ein den Diffusor 20 entlang des Strömungskanals 24 durchströmendes Fluid. Der Zentralkörper 25 ist in der Hälfte des Strömungskanals angeordnet, die angrenzend an den Düsenausgang 23 ausgebildet ist. Die andere Hälfte des Strömungskanals, die angrenzend an den Düseneingang 22 ausgebildet ist, ist zentralkörperfrei ausgebildet. Der Zentralkörper 25 beeinflusst das Strömungsverhalten eines den Diffusor durchströmenden Fluids. In contrast to the diffuser 1 shown in FIG. 1, the diffuser 20 has a central body 25, which is fastened to the diffuser walls 26 in the interior of the flow channel 24. The central body 25 is spaced from the diffuser walls 26 and centrally disposed in the flow channel 24. The central body 25 is formed with respect to the central axis M is substantially rotationally symmetrical. The central body 25 may be formed, for example, as an ellipsoid, drop-shaped or similar and forms a three-dimensional flow obstruction for the diffuser 20 along the Flow channel 24 flowing fluid. The central body 25 is arranged in the half of the flow channel, which is formed adjacent to the nozzle outlet 23. The other half of the flow channel, which is formed adjacent to the nozzle inlet 22, is formed Zentralkörperfrei. The central body 25 influences the flow behavior of a fluid flowing through the diffuser.
Der Einfluss des Zentralkörpers auf das Strömungsverhalten wird durch Vergleich der Geschwindigkeitsverteilung im Nahfeld N und im Femfeld F des Diffusors 1 (siehe Figur 1 ) mit dem Nahfeld N und im Fernfeld F von aus dem Diffusor 20 ausströmenden Fluid (siehe Figur 2) deutlich. Der Querschnitt des Strömungskanals 4 des Diffusors 1 weitet sich in Hauptströmungsrichtung H soweit auf, dass innerhalb des Strömungskanals 4 benachbart zum Düsenausgang 3 Wirbelfelder und Rückströmungen bzw. Strömungsablösungen W1 an den Diffusorwänden 6 entstehen. Dabei entsteht an zumindest einer Seite des Diffusors ein stationäres Ablösungsgebiet, in dem die Strömung ihren pulsierenden Charakter verliert. Ein den Diffusor 1 durchströmendes Fluid weist dabei im Nahfeld N eine relativ homogene Geschwindigkeitsverteilung auf. Die Geschwindigkeitsverteilungen des Fluids im jeweiligen Nah- und Fernfeld sind in den Figuren 1 und 2 anhand von Graphen gezeigt. Im Fernfeld F des Strahlungsfelds S ist die Geschwindigkeitsverteilung inhomogen. Benachbart zur Verlängerung der Mittelachse M ist die Geschwindigkeit der Fluidteilchen größer als die Geschwindigkeit von Fluidteilchen, die weiter von der Verlängerung der Mittelachse M entfernt sind und sich im Fernfeld von dem Diffusor 1 weg bewegen. The influence of the central body on the flow behavior becomes clear by comparison of the velocity distribution in the near field N and in the field F of the diffuser 1 (see FIG. 1) with the near field N and in the far field F of fluid flowing out of the diffuser 20 (see FIG. 2). The cross-section of the flow channel 4 of the diffuser 1 widens in the main flow direction H so far that within the flow channel 4 adjacent to the nozzle outlet 3 vortex fields and backflows or flow separations W1 arise at the diffuser walls 6. This results in at least one side of the diffuser, a stationary separation region in which the flow loses its pulsating character. A fluid flowing through the diffuser 1 has a relatively homogeneous velocity distribution in the near field N. The velocity distributions of the fluid in the respective near and far field are shown in FIGS. 1 and 2 by means of graphs. In the far field F of the radiation field S, the velocity distribution is inhomogeneous. Adjacent to the extension of the center axis M, the velocity of the fluid particles is greater than the velocity of fluid particles farther from the extension of the center axis M and moving away from the diffuser 1 in the far field.
Weiterhin kann ein Teil des Fluids im seitlichen Bereich verloren gehen, falls im Strömungsbild weitere Wirbel W2 auftreten, die außerhalb des Diffusors 1 entstehen können. Furthermore, a portion of the fluid can be lost in the lateral area, if further vortex W2 occur in the flow pattern, which can arise outside of the diffuser 1.
Im Vergleich dazu ergibt sich beim Diffusor 20 mit dem Zentralkörper 25 ein Strahlfeld S', das, wie in Figur 2 gezeigt, ein anderes Strömungsverhalten aufweist. Wie in Figur 2 gezeigt, verhindert der Zentralkörper 25 das Auftreten von Wirbeln sowohl im Inneren des Diffusors 20 als auch im Strahlfeld S' des aus dem Diffusor 20 ausgetretenen Fluids. Während die Geschwindigkeitsverteilung im Nahfeld N bedingt durch den Zentralkörper 25 ein Minimum nahe der Verlängerung der Mittelachse M aufweist, ist die Geschwindigkeitsverteilung im Fernfeld F des Strahlfelds S' über große Strecken senkrecht zur Verlängerung der Mittelachse M im Wesentlichen homogen. In comparison, results in the diffuser 20 with the central body 25, a beam field S ', which, as shown in Figure 2, has a different flow behavior. As shown in FIG. 2, the central body 25 prevents the occurrence of vortices both in the interior of the diffuser 20 and in the jet field S 'of the fluid discharged from the diffuser 20. While the velocity distribution in the near field N due to the central body 25 has a minimum near the extension of the central axis M, the velocity distribution in the far field F of the beam field S 'over long distances perpendicular to the extension of the central axis M is substantially homogeneous.
Der in Figur 2 gezeigte Diffusor 20 eignet sich zur Verwendung als Weitwurfdüse, zum Beispiel zum Trocknen von Bauteilen in großen Entfernungen. Dabei werden die Bauteile bevorzugt in Fernfeld F angeordnet. Die Entfernung des Nahfelds N und des Fernfelds F vom Düsenausgang richtet sich u.A. nach dem Druck des in den Diffusor eingelassenen Fluids. Durch einen mittels des Zentralkörpers 25 reduzierten Druckverlust können größere Eindringtiefen, d.h. größere Abstände des Fernfeldes von dem Diffusor 20 mit homogenen Geschwindigkeitsverteilungen erreicht werden. Alternativ kann auch bei gleichbleibender Eindringtiefe die benötigte Pumpleistung reduziert werden, indem ein Fluid mit einem reduzierten Druck in den Diffusor 20 eingelassen wird. Durch den Zentralkörper 25 wird eine Strömungsablösung in der Nähe der Diffusorwände 26 nicht nur reduziert, sondern verhindert. Gleichzeitig wird das Geschwindigkeitsprofil des Fluids am Düsenaustritt und in dessen Nachlauf beeinflusst und verbessert. Der Zentralkörper 25 kann austauschbar ausgebildet sein, das heißt der Diffusor 20 kann mit unterschiedlichen Zentralkörpern ausgestattet werden, die für unterschiedliche Eindringtiefen berechnet und geformt sind. Der Zentralkörper 25 kann dazu in einer in den Figuren nicht gezeigten Halterung im Inneren des Strömungskanals 24 befestigt sein. The diffuser 20 shown in FIG. 2 is suitable for use as a long-throw nozzle, for example for drying components at great distances. The components are preferably arranged in far field F. The distance of the near field N and the far field F from the nozzle exit depends i.a. after the pressure of the fluid introduced into the diffuser. By means of a reduced pressure loss by means of the central body 25, greater penetration depths, i. greater distances of the far field are achieved by the diffuser 20 with homogeneous velocity distributions. Alternatively, even with a constant penetration depth, the required pumping power can be reduced by introducing a fluid at a reduced pressure into the diffuser 20. Through the central body 25, a flow separation in the vicinity of the diffuser walls 26 is not only reduced, but prevented. At the same time the velocity profile of the fluid at the nozzle outlet and in the wake is influenced and improved. The central body 25 may be formed exchangeable, that is, the diffuser 20 may be equipped with different central bodies, which are calculated and shaped for different penetration depths. The central body 25 may be secured in a not shown in the figures holder in the interior of the flow channel 24.
Dabei kann entweder jeweils ein einzelner Zentralkörper für eine bestimmte Anwendung vorgesehen sein, oder eine Mehrzahl Zentralkörper für eine einzige Anwendung. Der Diffusor kann Querschnittsdurchmesser von 150 mm bis 300 mm aufweisen und z.B. zum Trocknen eines Gutes vorgesehen sein, das von 2 bis 3 Meter von dem Diffusor beabstandet ist. Der Diffusor kann somit für dimensionslose Abstände L/D von etwa 6 bis 20 vorgesehen sein. Dabei bezeichnet L den vorgesehen Abstand des Gutes vom Diffusorausgang (z.B. die Eindringtiefe) und D den Durchmesser des Diffusors am Diffusorausgang. In this case, either a single central body may be provided for a particular application, or a plurality of central body for a single application. The diffuser may have cross-sectional diameters of 150 mm to 300 mm and be provided, for example, for drying a product spaced from 2 to 3 meters from the diffuser. The diffuser may thus be provided for dimensionless distances L / D of about 6 to 20. Here L denotes the intended distance of the material from the diffuser exit (eg the penetration depth) and D the diameter of the diffuser at the diffuser exit.
Der Zentralkörper 25 füllt dabei abschnittsweise zumindest 10%, bevorzugt zumindest 25% der Querschnittsfläche des Strömungskanals 24 aus. Die genaue Form und Dimensionierung des Zentralkörpers 25 kann abhängig von einem geplanten Anwendungsgebiet des Diffusors 20 ausgebildet sein. The central body 25 fills in sections at least 10%, preferably at least 25% of the cross-sectional area of the flow channel 24 from. The exact shape and dimensioning of the central body 25 may be formed depending on a planned field of application of the diffuser 20.
Die Figur 3 zeigt in einer schematischen Darstellung die Geschwindigkeitsverteilung eines Fluids, das einen zentralkörperfreien Diffusor 30 durchströmt. Der Diffusor 30 entspricht einer Düse mit einer im Wesentlichen konstanten Querschnittserweiterung in Strömungsrichtung und ist in Figur 3 im Längsschnitt dargestellt. Der Gesamtöffnungswinkel der Diffusorwände beträgt etwa 20°. FIG. 3 shows a schematic representation of the velocity distribution of a fluid which flows through a central body-free diffuser 30. The diffuser 30 corresponds to a nozzle with a substantially constant cross-sectional widening in the flow direction and is shown in FIG. 3 in longitudinal section. The total opening angle of the diffuser walls is about 20 °.
Das Fluid wird gleichverteilt in einen Düseneingang 32 eingebracht. Die Aufweitung des Diffusors in Strömungsrichtung ist problematisch, da sich bedingt durch den großen Öffnungswinkel die Strömung ablöst. Das Strahlfeld S des Fluids ist von der (in Figur 3) unteren Diffusorwand abgelöst und strömt lediglich an der (in Figur 3) oberen Diffusorwand durch den Diffusor 30 und aus dem Düsenausgang 33 heraus. Dabei ergibt sich die in Figur 3 gezeigte, unsymmetrische Geschwindigkeitsverteilung stromabwärts des Düsenausgangs 33. Für eine Kühlung und/oder Erwärmung eines vom Diffusor 30 beabstandeten Guts ist der in Figur 3 gezeigte Strahl des Fluids schlecht zu verwenden, da er nicht auf ein Ziel ausgerichtet werden kann. Auch für Klimatisierungsanwendungen sind solche Düsen nicht verwendbar, da sie sehr unangenehme Zugluft bewirken. Zudem sind mit der Ablösung große Strömungsverluste verbunden, die zum Ausgleich einen erhöhten Energieaufwand benötigen, z.B. für ein vorgeschaltetes Gebläse durch das das Fluid in den Düseneingang 32 eingebracht. Figuren 4 und 5 zeigen jeweils eine schematische Darstellung der Geschwindigkeitsverteilung eines Fluids, das einen Diffusor 30' bzw. 30" durchströmt. Die Diffusoren 30' und 30" sind von der Düsenstruktur und Düsenwand genau so ausgebildet, wie der links in Figur 3 gezeigte Diffusor 30. Im Gegensatz zu dem in Figur 3 links gezeigten Diffusor 30 weist der in Figur 4 bzw. 5 gezeigte Diffusor 30' bzw. 30" einen Zentralkörper 35' bzw. 35" auf. Der Zentralkörper 35' bzw. 35" ist im Inneren des Diffusors 30' bzw. 30" angeordnet und erstreckt sich parallel zu dessen Längsachse. Der Zentralkörper 35' bzw. 35" ist dabei fast so lang ausgebildet wie der Diffusors 30' bzw. 30". Die Form der Düsenwände des Diffusors 30' und 30" entspricht dabei der Form der Düsenwände des Diffusors 30 ohne Zentralkörper. Die Formen der Zentralkörper 30' und 30" wurden mit Hilfe einer numerischen Optimierung errechnet, z.B. unter Verwendung eines genetischen Algorithmus. Der Zentralkörper 35' bzw. 35" bewirkt ein Anliegen der Strömung des Fluids, das in den Düseneingang 32 einströmt, an den Diffusorwänden und dem Zentralkörper. Der resultierende Strahl des Fluids kann bei Verwendung der Diffusoren 30' bzw. 30" zielgerichtet eingesetzt werden. The fluid is introduced evenly distributed in a nozzle inlet 32. The expansion of the diffuser in the flow direction is problematic because due to the large opening angle, the flow separates. The jet field S of the fluid is detached from the lower diffuser wall (in FIG. 3) and only flows out of the upper diffuser wall (in FIG. 3) through the diffuser 30 and out of the nozzle outlet 33. The asymmetrical velocity distribution shown in FIG. 3 results downstream of the nozzle outlet 33. For cooling and / or heating a material spaced from the diffuser 30, the jet of the fluid shown in FIG. 3 is difficult to use because it is not aligned with a target can. Also for air conditioning applications such nozzles are not usable because they cause very unpleasant drafts. In addition, large flow losses are associated with the replacement, which require an increased energy expenditure for compensation, for example, for an upstream fan through which the fluid is introduced into the nozzle inlet 32. 4 and 5 each show a schematic representation of the velocity distribution of a fluid which flows through a diffuser 30 'or 30 "The diffusers 30' and 30" are formed by the nozzle structure and nozzle wall exactly like the diffuser shown on the left in FIG 30. In contrast to the diffuser 30 shown on the left in FIG. 3, the diffuser 30 'or 30 "shown in FIGS. 4 and 5 has a central body 35' or 35". The central body 35 'or 35 "is arranged in the interior of the diffuser 30' or 30" and extends parallel to its longitudinal axis. The central body 35 'or 35 "is formed almost as long as the diffuser 30' or 30". The shape of the nozzle walls of the diffuser 30 'and 30 "corresponds to the shape of the nozzle walls of the diffuser 30 without central body The shapes of the central bodies 30' and 30" were calculated by numerical optimization, eg using a genetic algorithm. The central body 35 'or 35 "causes the fluid to flow into the nozzle inlet 32, the diffuser walls and the central body, and the resulting jet of fluid can be used in a targeted manner when using the diffusers 30' or 30".
Der optimierte Zentralkörper weist in den beiden gezeigten Ausführungsbeispielen eine taillierte, langgezogene Tropfenform auf und ist bzgl. der Längsachse des Diffusors rotationssymmetrisch ausgebildet. Der Zentralkörper 35' bzw. 35' ist dabei fast so lang ausgebildet wie der Diffusor 30' bzw. 30". Beispielsweise kann der Zentralkörper 0,9 bis 1 ,1 mal so lang wie der Diffusor ausgebildet sein. Ein wesentlicher Vorteil beim Einsatz Diffusors mit Zentralkörper besteht darin, dass sich eine deutlich homogenere Wärmeübergangsverteilung am Ziel erreichen lässt. Dies beruht auf der deutlich homogeneren Strahlverteilung im Fernfeld. Bei den in Figuren 4 und 5 gezeigten Ausführungsformen erfolgt keine Ablösung der Strömung von den Diffusorwänden. Das Fluid durchströmt den Diffusor 30' bzw. 30" sowohl eng an den Diffusorwänden anliegend, als auch eng an dem Zentralkörper 35' bzw. 35" anliegend. Dadurch kann das Fluid in einem Strahl mit homogener Geschwindigkeitsverteilung aus dem Diffusor austreten, der sich in Richtung der verlängerten Längsachse des Diffusors weiter ausbreitet. The optimized central body has in the two embodiments shown a waisted, elongated teardrop shape and is. With respect to the longitudinal axis of the diffuser formed rotationally symmetrical. The central body 35 'or 35' is formed almost as long as the diffuser 30 'or 30 ", for example, the central body may be formed 0.9 to 1, 1 times as long as the diffuser, a significant advantage when using diffuser with central body is that a much more homogeneous heat transfer distribution can be achieved at the target, which is based on the much more homogenous beam distribution in the far field In the embodiments shown in FIGS Flow from the diffuser walls. The fluid flows through the diffuser 30 'or 30 ", both closely adjacent to the diffuser walls, and closely adjacent to the central body 35' and 35", respectively. As a result, the fluid can emerge from the diffuser in a jet with a homogeneous distribution of velocity, which propagates further in the direction of the extended longitudinal axis of the diffuser.
Durch die Anordnung des Zentralkörpers in dem Diffusor verbessert sich die Wärmeübergangsverteilung im Fernfeld um 25% bis 30% gegenüber einem Diffusor ohne Zentralkörper. Gleichzeitig erfolgt auch eine Erhöhung des Wärmeübergangs von bis zu 5% auf das zu wärmende/kühlende Gut. The arrangement of the central body in the diffuser improves the heat transfer distribution in the far field by 25% to 30% compared to a diffuser without central body. At the same time, there is also an increase in the heat transfer of up to 5% to the material to be heated / cooled.
Das Verwenden eines Diffusors mit Zentralkörpers bewirkt zudem keinen wesentlichen Druckverlust, im Gegenteil kann der Druckverlust um bis zu 0,5% verkleinert werden. The use of a diffuser with central body also causes no significant pressure loss, on the contrary, the pressure loss can be reduced by up to 0.5%.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Diffusor 1 diffuser
2 Düseneingang  2 nozzle entrance
3 Düsenausgang  3 nozzle output
4 Strömungskanal  4 flow channel
6 Düsenwand 6 nozzle wall
20 Diffusor  20 diffuser
22 Düseneingang  22 nozzle entrance
23 Düsenausgang  23 nozzle exit
24 Strömungskanal  24 flow channel
25 Zentralkörper  25 central body
26 Düsenwand  26 nozzle wall
30 Diffusor 30 diffuser
30' Diffusor 30" Diffusor30 'diffuser 30 "diffuser
32 Düseneingang 32 nozzle entrance
33 Düsenausgang  33 nozzle outlet
35' Zentralkörper  35 'central body
35" Zentralkörper  35 "central body
A Ausgangsfläche  A starting surface
E Eingangsfläche  E entrance area
F Femfeld  F Femfeld
H Hauptströmungsrichtung H main flow direction
M Mittelachse M central axis
N Nahfeld  N near field
S Strahlfeld  S beam field
S' Strahlfeld  S 'beam field
S" Strahlfeld  S "beam field
W1 Wirbel  W1 whirl
W2 Wirbel  W2 vortex

Claims

Ansprüche claims
1. Diffusor mit einem Düseneingang (22), einem Düsenausgang (23) und einem von dem Düseneingang (22) zum Düsenausgang (23) in eine1. Diffuser with a nozzle inlet (22), a nozzle outlet (23) and one of the nozzle inlet (22) to the nozzle outlet (23) in one
Hauptströmungsrichtung (H) hin verlaufenden Strömungskanal (24), wobei der Strömungskanal (24) an seinen Querschnittsenden von Diffusorwänden (26) begrenzt ist und am Düseneingang (22) eine kleinere Querschnittsfläche (E) als am Düsenausgang (23) aufweist, wobei im Strömungskanal (24) innerhalb des Diffusors (20) ein Zentralkörper (25) angeordnet ist, und wobei der Diffusor (20) als Weitwurfdüse ausgebildet ist. Main flow direction (H) extending flow channel (24), wherein the flow channel (24) is limited at its cross-sectional ends of diffuser walls (26) and at the nozzle inlet (22) has a smaller cross-sectional area (E) than at the nozzle outlet (23), wherein in the flow channel (24) within the diffuser (20) a central body (25) is arranged, and wherein the diffuser (20) is designed as a long throw nozzle.
2. Diffusor nach Anspruch 1 , wobei der Zentralkörper (25) in der Mitte eines Querschnitts durch den Strömungskanal (24) angeordnet ist. 2. Diffuser according to claim 1, wherein the central body (25) in the middle of a cross section through the flow channel (24) is arranged.
3. Diffusor nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Zentralkörper (25) so geformt und so im Strömungskanal (24) angeordnet ist, dass der Zentralkörper (25) an den Diffusorwänden (26) eine Strömungsablösung eines den Diffusor (20) durchströmenden Fluids reduziert. 3. Diffuser according to claim 1 or 2, wherein the central body (25) is shaped and arranged in the flow channel (24), that the central body (25) on the diffuser walls (26) reduces a flow separation of the diffuser (20) flowing fluid ,
4. Diffusor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Zentralkörper (25) bezüglich einer Mittelachse (M) des Strömungskanals (24) rotationssymmetrisch ausgebildet ist. 4. Diffuser according to one of the preceding claims, wherein the central body (25) with respect to a central axis (M) of the flow channel (24) is rotationally symmetrical.
5. Diffusor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Düsenausgang (23) im Querschnitt (A) eine mindestens 10% größere Fläche aufweist als der Düseneingang (22) im Querschnitt (E). 5. Diffuser according to one of the preceding claims, wherein the nozzle outlet (23) in cross-section (A) has an area at least 10% larger than the nozzle inlet (22) in cross section (E).
6. Diffusor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Strömungskanal (24) des Diffusors (20) sich in Hauptströmungsrichtung (H) so stark aufweitend ausgebildet ist, dass der Strömungskanal (24) ohne den Zentralkörper (25) eine Strömungsablösung eines den Diffusor (20) durchströmenden Fluids verursacht. 6. Diffuser according to one of the preceding claims, wherein the flow channel (24) of the diffuser (20) is so strongly widening in the main flow direction (H) that the flow channel (24) without the central body (25) a flow separation of the diffuser ( 20) flowing fluid causes.
7. Diffusor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Zentralkörper (25) austauschbar im Strömungskanal (24) des Diffusors (20) angebracht ist. 7. Diffuser according to one of the preceding claims, wherein the central body (25) is replaceably mounted in the flow channel (24) of the diffuser (20).
8. Diffusor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Diffusor (20) dazu ausgebildet und vorgesehen ist, von einem vorbestimmten Fluid unter einem vorbestimmten Druck mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit in Hauptströmungsrichtung (H) durchströmt zu werden. 8. Diffuser according to one of the preceding claims, wherein the diffuser (20) is designed and provided to be flowed through by a predetermined fluid under a predetermined pressure at a predetermined speed in the main flow direction (H).
9. Diffusor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Diffusorwände (26) im Längsschnitt zumindest stellenweise um einen Aufweitwinkel von jeweils zumindest 10° gegenüber der Mittelachse ( ) des Strömungskanals (24) geneigt sind. 9. Diffuser according to one of the preceding claims, wherein the diffuser walls (26) in longitudinal section at least in places by an expansion angle of at least 10 ° relative to the central axis () of the flow channel (24) are inclined.
10. Diffusor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Zentralkörper (25) so geformt ist, dass er im Fernfeld (F) eines aus dem Diffusor (20) ausgetretenen Fluids eine im Wesentlichen homogene Strömungsgeschwindigkeitsverteilung senkrecht zum Richtungsvektor der Hauptströmungsrichtung (H) bewirkt. 10. Diffuser according to one of the preceding claims, wherein the central body (25) is shaped so that it causes a substantially homogeneous flow velocity distribution perpendicular to the direction vector of the main flow direction (H) in the far field (F) of a leaked from the diffuser (20) fluid.
11. Diffusor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei im Strömungskanal (24) innerhalb des Diffusors (20) mehrere Zentralkörper (25) angeordnet sind. 11. Diffuser according to one of the preceding claims, wherein in the flow channel (24) within the diffuser (20) a plurality of central body (25) are arranged.
12. Verfahren zur Berechnung der Geometrie eines als Weitwurfdüse ausgebildeten Diffusors (20) mit den Schritten: 12. Method for calculating the geometry of a diffuser (20) designed as a jet nozzle with the steps:
- Auswählen eines vorbestimmten Fluids zum Durchströmen des Diffusors entlang eines Strömungskanals (24) des Diffusors (20),  Selecting a predetermined fluid to flow through the diffuser along a flow channel (24) of the diffuser (20),
- Auswählen einer vorbestimmten Eindringtiefe für das vorbestimmte Fluid nachdem das Fluid den Strömungskanal (24) durchströmt hat,  Selecting a predetermined penetration depth for the predetermined fluid after the fluid has passed through the flow channel (24),
- Optimieren der Form der Diffusorwände (26), die den Strömungskanal (24) des Diffusors (20) an seinen Querschnittsenden begrenzen, für zumindest ein Zielkriterium und - Optimizing the shape of the diffuser walls (26) defining the flow channel (24) of the diffuser (20) at its cross-sectional ends, for at least one target criterion and
- Optimieren der Form eines im Strömungskanal (24) des Diffusors (20) angeordneten Zentralkörpers (25) für zumindest ein Zielkriterium, Optimizing the shape of a central body (25) arranged in the flow channel (24) of the diffuser (20) for at least one target criterion,
- wobei das zumindest eine Zielkriterium aus der Menge ist: vorgegebener Druckbedarf, maximaler Wärmeübergang, Homogenität der- wherein the at least one target criterion from the set is: predetermined pressure requirement, maximum heat transfer, homogeneity of
Wärmeübergangsverteilung, geradlinige Fortsetzung des Fluidstrahls, Auftrefffläche des Fluidstrahls und/oder Austrittsgeschwindigkeit des Fluidstrahls. Heat transfer distribution, straight continuation of the fluid jet, impact surface of the fluid jet and / or exit velocity of the fluid jet.
13. Verwenden eines Diffusors nach einem der Ansprüche 1 bis 1 zur Trocknung von zumindest einem Gut und/oder zur Klimatisierung. 13. Use of a diffuser according to one of claims 1 to 1 for drying at least one good and / or for air conditioning.
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