Гидродинамика. Гидравлический радиус и диаметр.
Гидравлическим радиусом (R) принято обозначать соотношение площади живого сечения к смоченному периметру. Так, к примеру, для круглой трубы, работающей полным сечением, гидравлический радиус равен одной четвертой ее диаметра. Формула принимает вид:
Живым сечение (w) принято обозначать поперечное сечение потока, перпендикулярное ко всем без исключения линиям тока.
К примеру, при рассмотрении круглой трубки с диаметром d, причем все поперечное сечение заполнено жидкостью, живое сечение представлено площадью круга:
Смоченный периметр (χ) – та часть периметра живого сечения, которая граничит с твердыми стенками, формируя смоченную поверхность. К примеру, для русла вся боковая поверхность потока, без свободной плоскости, там, где жидкость граничит с газообразной средой.
Для круглой трубы, работающей полным сечением, смоченный периметр будет равняться длине окружности, значит формула примет вид:
Для круглой незаполненной трубы формула принимает вид:
Гидравлическим диаметром (D) принято обозначать соотношение учетверенной площади живого сечения к смоченному периметру:
Гидравлический диаметр. Гидравлический диаметр круглых и прямоугольных труб. Калькулятор для вычисления гидравлического диаметра прямоугольных труб.
dh = гидравлический диаметр (м, фут)
p = внутренний периметр прямоугольной трубы (м, фут)
Гидравлический диаметр круглой трубы.
Основываясь на уравнении (1), гидравлический диаметр можно вычислеть следующим образом :
r = радиус трубы (м, фут)
Таким образом, гидравлический диаметр круглой трубы равен её геометрическому диаметру.
Гидравлический диаметр круглой трубы с внутренней круглой трубой.
Основываясь на уравнении (1), можно вычислить гидравлический диаметр круглой трубы с круглой трубой внутри следующим образом:
ro = внутренний радиус внешней трубы (м, фут)
ri = внешний радиус внутренний трубы (м, фут)
Гидравлический диаметр прямоугольной трубы.
Основываясь на уравнении (1), гидравлический диаметр прямоугольной трубы можно посчитать следующим образом:
= 2 a b / (a + b) (4)
a = ширина/высота трубы (м, фут)
b = высота/ширина трубы (м, фут)
Калькулятор для подсчета гидравлического диаметра прямоугольной трубы.
Калькулятор ниже основан на формуле (4), так что можно использовать любые (единые) единицы измерения.
Гидравлический диаметр
Гидравлический диаметр — мера эффективности русла в пропускании потока жидкости. Чем меньше гидравлический диаметр, тем бо́льшее сопротивление потоку оказывает русло (при одинаковой площади поперечного сечения потока).
Определяется по формуле:
где A — площадь поперечного сечения потока жидкости и P — смоченный периметр (см. ниже) поперечного сечения потока.
Для трубы круглого поперечного сечения, полностью (без пустот) заполненной жидкостью, эта формула принимает вид:
То есть, для круглого сечения гидравлический диаметр равен геометрическому диаметру.
Для кольца гидравлический диаметр равен:
где 
— наружный диаметр кольца, 
— внутренний диаметр кольца.
Для каналов прямоугольного сечения гидравлический диаметр определяют по формуле:
где a и b — стороны прямоугольника.
Смоченный периметр
Смоченный периметр — длина части границы канала, касающейся жидкости.
Гидравлический радиус
Существует также понятие «гидравлический радиус». Несмотря на своё название, гидравлический диаметр не равен двум гидравлическим радиусам.
Гидравлический радиус вычисляется по формуле:
,
См. также
Полезное
Смотреть что такое «Гидравлический диаметр» в других словарях:
гидравлический диаметр — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN hydraulic diameter … Справочник технического переводчика
гидравлический диаметр — hidraulinis skersmuo statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Keturgubas šlapiojo skerspjūvio ploto ir šlapiojo perimetro dalmuo. atitikmenys: angl. hydraulic diameter vok. hydraulischer Durchmesser, m rus. гидравлический… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
гидравлический диаметр — 3.6 гидравлический диаметр (hydraulic diameter) dh: Характеристический размер поперечного сечения газохода, вычисляемый по формуле (1) где As площадь поперечного сечения плоскости… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
гидравлический диаметр — Отношение учетверенной площади нормального сечения к смоченному периметру … Политехнический терминологический толковый словарь
гидравлический диаметр 4 — 3.15 гидравлический диаметр4: Диаметр, рассчитываемый какучетверенная площадь поперечного сечения потока, деленная на омываемый периметр. 4 Для круглого сечения, полностью (без пустот) заполненного жидкостью, гидравлический диаметр равен… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
гидравлический эквивалентный диаметр (канала) — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN wetted equivalent diameter … Справочник технического переводчика
гидравлический эквивалентный диаметр трубы — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN hydraulic equivalent diameter … Справочник технического переводчика
ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ УДАР — явление резкого изменения давления в жидкости, вызванное быстрым (мгновенным) изменением скорости её течения в напорном трубопроводе (напр., при быстром перекрытии трубопровода запорным устройством). Увеличение давления при Г. у. определяется в… … Физическая энциклопедия
Гидравлический уклон — (a. hydraulic gradient; н. Wassergefalle; ф. pente hydraulique; и. gradiente hidraulico) падение полного напора вдоль потока жидкости, отнесённое к единице его длины; возникает вследствие гидравлич. сопротивления течению жидкости. Средний … Геологическая энциклопедия
Гидравлический удар — резкое повышение давления в трубопроводе при быстром закрытии крана, обусловленное резким торможением потока жидкости. Упругая волна сжатия распространяется от крана вверх по потоку с эффективной скоростью сэ, которая зависит от свойств жидкости… … Энциклопедия техники
Добыча нефти и газа
нефть, газ, добыча нефти, бурение, переработка нефти
Гидравлический диаметр гидравлический радиус
Гидравлический радиус и эквивалентный диаметр. При движении жидкости через сечение любой формы, отличной от круглой, в качестве расчетного линейного размера принимают гидравлический радиус или эквивалентный диаметр.37
Выражение (III.6) было получено Кнудсеном для пор прямой цилиндрической формы оно, однако, будет приближенно соблюдаться и для узких пор произвольной формы, если модифицировать его, воспользовавшись выражением для среднего гидравлического радиуса поры, т. е. отношения ее объема к поверхности Гр = е/а (где е — доля свободного объема пористой частицы и а — площадь поверхности пор, отнесенная к единице объема зерна). Потому что гидравлический радиус цилиндрической поры равен 1/4 ее диаметра, формула (III.6) принимает вид 100
Отношение площади живого сечения потока/к смоченному периметру П называется гидравлическим радиусом г,, и служит одной из важнейших характеристик потока. Учетверенное значение гидравлического радиуса называется эквивалентным диаметром Таким макаром,92
Здесь Кп — диффузионное число Нуссельта (или число Шервуда 8Ь) Рг — диффузионное число Прандтля (иногда его называют числом Шмидта 8с) Ке — число Рейнольдса I — характерный линейный размер (обычно диаметр твердой частицы или ее гидравлический радиус).
Формула (4-2) называется основной трубопроводной формулой для определения потерь напора по длине при равномерном движении. Ее можно распространить на напорные и открытые потоки с любой формой живого сечения, если заменить диаметр гидравлическим радиусом.60
При движении потока через сечение, отличающееся от круглой формы, в качестве расчетного линейного размера принимают гидравлический радиус или эквивалентный диаметр.458
ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАДИУС И ЭКВИВАЛЕНТНЫЙ ДИАМЕТР
Эквивалентный диаметр канала можно определить по известному методу как учетверенный гидравлический радиус, т. е. как четырехкратную величину отношения площади сечения канала Г с. к к смоченному периметру П
Таким макаром, капиллярная и шаровая модели дают зависимости для определения перепада давления в потоке, пронизывающем изотропный зернистый слой шаров, достаточно удовлетворительно совпадающие вместе и с экспериментальными данными. Существенное расхождение наблюдается лишь в нереальном предельном случае е- 1, когда /(е)- 1, а дробь в (II. 39) обращается в бесконечность. Это обусловлено тем, что в шаровой модели определяющим размером, на котором сосредоточен основной градиент скорости у поверхности, при е 1 является диаметр самого шара 1. Для капиллярной же модели определяющим размером является гидравлический радиус норового канала Гг = э/4 = е /6(1 — е), который стремится к бесконечности при е- 1, когда шары расходятся на бесконечное расстояние.41
Для характеристики размера живого сечения вводят понятие о гидравлическом радиусе диаметре). Под гидравлическим (эквивалентным) радиусом г идр понимают отношение площади живого сечения Р к смоченному периметру П38
Введенные понятия гидравлических радиуса и диаметра позволяют использовать уравнения гидравлики для трубопроводов (каналов), имеющих некруглую форму поперечного сечения.38
Если поперечное сечение потока не является кругом, в выражение. п,ля Re подставляется эквивалентный диаметр, равный учетверенному гидравлическому радиусу.363
В этом случае, когда отношение диаметра колонны к характерному размеру заполняющих ее частиц меньше 7, влияние стенок можно оценить в соответствии с рекомендациями 19) при помощи специального корректирующего множителя М, входящего в уравнение Эргуна. Этот множитель, позволяющий учесть наличие стенок колонны при расчете гидравлического радиуса в рамках модели канала,
Для круглой трубы внутренним диаметром d гидравлический радиус равен458
Параметр Рейнольдса может быть отнесен к любому геометрическому размеру потока, например к гидравлическому радиусу или к диаметру гранулы, однако в данном случае численное значение величины Ве, соответствуюш,ее данному режиму движения, будет различным. Это обстоятельство необходимо учитывать при использовании литературных данных. Так, относя параметр Ве к диаметру гранулы (I и к скорости фильтрации ТУ, получим601
Для круглой трубы с внутренним диаметром d и, значит, площадью свободного сечения 5 = nd 14 при сплошном заполнении его жидкостью П nd, откуда гидравлический радиус38
Диаметр, выраженный через гидравлический радиус, представляет собой эквивалентный диаметр 38
Для круглого сечения диаметром d гидравлический радиус
Трубы изгибают на трубогибочных станках с электромеханическим, гидравлическим или ручным приводом в соответствии с шаблонами. Зависимо от диаметра и радиуса гиба трубы можно гнуть в холодном или горячем состоянии, пустыми или.
Диаметр, выраженный через гидравлический радиус, называют эквивалентным диаметром 38
В случае, если жидкость движется по каналу (трубопроводу, аппарату) сложной конфигурации, при расчете Ке вместо d используют гидравлический радиус или эквивалентный диаметр э.41
В каких случаях используют понятия гидравлического радиуса и эквивалентного диаметра 62
Характеристика поверхности нагрева сетка 8X8 проволок на 1 см диаметр проволоки d=0, мм материал — нержавеющая сталь 18/8 удельная теплоемкость с=0,12 ккал/кг. °С компактность поверхности нагрева /С=5 м м гидравлический радиус г—
Ишкин и Каданер 71 определяли эквивалентный диаметр зернистых слоев различной структуры по капиллярному подъему столбика спирта или воды в предварительно хорошо смоченном слое зерен. Значение гидравлического радиуса находили по уравнению г к = г/а = а os Q/pxgh, аналогичному (II. 54). Угол смачивания О принимали равным нулю.57
По установившейся традиции в конструкторской работе часто удобнее использовать понятие эквивалентного диаметра вместо гидравлического радиуса. Под эквивалентным диаметром понимают диалгетр канала круглого сечения, который имеет такой же гидравлический радиус, что и рассматриваемый канал с другой геометрической формой проходного сечения Ве =51
Особые npo6j eMbi возникаю 1 ри продольном обтекании труб, имеющих ребра, параллельные ИХ оси. Если расстояние между вершинами ребер соседних труб больше расстояния между ребрами, то основная часть потока течет по каналам с большим гидравлическим радиусом за пределами огибающей ребер каждой трубы.
Наблюдается относительно слабое перемешивание потоков теплоносителя в каналах с большим гидравлическим радиусом между оребренными трубами и в каналах с малым гидравлическим радиусом между ребрами. Это связано с ухудшением характеристик теплообмена ввиду того, что струйки между ребрами имеют температуру, значительно превышающую среднюю температуру потока.
Следовательно, уменьшается эффективная разность температур между оребренной поверхностью и примыкающим к ней потоком. Если же расстояние между трубами мало, так что гидравлические радиусы всех каналов примерно одинаковы, то распределение скорости будет по существу равномерным. В данном случае потери давления и коэффициент теплоотдачи достаточно точно вычисляются по эквивалентному диаметру, определенному по смоченному периметру и площади проходного сечения.62
В случае течения потока по трубам и каналам нецнлиндриче-ского сечения в формулу (4.5) для подсчета критерия Рейнольдса вместо диаметра й следует подставить эквивалентный диаметр ( 3, который равен учетверенному значению гидравлическою радиуса, т. е.
Гидравлический радиус. Диаметр труб и каналов нецилиндрического сечения выражают через. так назьвяемый гидравлический радиус,- под которым понимают отношение площади свободного сечения трубопровода или канала, заполненного протекающей средой, к его смоченному пер им е т р у37
Кривая распределения ско рости в области гидравлически стабилизированного потока для Ке= 1 00000 хорошо описывается формулой (6-32), если вместо толщины пограничного слоя подставить радиус г Это соответствует гипотезе, что пограничный слой смыкается по оси трубы. В данном случае обозначает скорость движения по оси.
