Эквивалентный диаметр и гидравлический диаметр
Эквивалентный диаметр и гидравлический диаметр различаются по значениям. Диаметр круглого воздуховода, который дает то же самое давление потери в прямоугольном канале для равного расхода называются эквивалентным диаметром. Несмотря на то, что круглые воздуховоды имеют наименьшую площадь поверхности для данной потери давления, они не подходят для изготовления. Прямоугольные воздуховоды просты в изготовлении, поэтому они используются в практических случаях. Когда скорость потока и падение давления известно, то для проектирования прямоугольного воздуховода мы используем диаграмму трения, чтобы найти эквивалентный диаметр, а затем требуемые размеры, фиксируя определенные параметры, такие как соотношение сторон или длина любой стороны.Отношение длины более короткой стороны к более длинной стороне называется соотношением сторон.
АР = а/б
Мы можем найти эквивалентный диаметр по уравнению эквивалентного диаметра Хюбшера. Это показано ниже — De = 1.30 (аб)0.625/(а+б)0.25
Где,a и b — длина более короткой стороны и длинной стороны соответственно.Недавние исследования пришли к выводу, что эквивалентный диаметр, полученный из эмпирических соотношений, не является надежным при расчете потерь давления в трубах. Следовательно, мы используем гидравлический диаметр во всех случаях.
Понятие — гидравлический радиус
|
Внезапное расшире. |
Понятие гидравлического радиуса полезно особенно при вычислении расхода в открытых трубопроводах ( каналы, желоба) или же в частично заполненных трубопроводах. В этих случаях вместо разности давлений нужно брать разность уровней зеркала жидкости на изучаемом участке трубопровода
При определении гидравлического радиуса нужно принимать во внимание не весь периметр сечения, а только омываемую часть. В литературе встречается также уравнение для ламинарного течения по частично заполненным трубопроводам.
Следует отметить, что для насадок типа колец Рашига применимость понятия гидравлического радиуса в качестве расстояния, на котором сосредоточен градиент скорости, должна соблюдаться до гораздо больших значений е, поскольку пористость системы определяется в основном пустотами внутри элементов слоя, а не между ними.
Формулу (2.15) легко написать для случая капилляра произвольного сечения, используя понятие гидравлического радиуса.
Одной из самых плодотворных идей было привлечение американским инженером-химиком Блейком ( 1922 г.) эмпирического понятия гидравлического радиуса
|
Смоченный периметр. |
Не следует смешивать гидравлический радиус с геометрическим. Понятие гидравлического радиуса имеет смысл для любого потока, ограниченного стенками. Геометрический же радиус потока существует только при течении жидкости по круглой трубе.
Не следует смешивать гидравлический радиус с геометрическим. Понятие гидравлического радиуса имеет смысл для любого потока, ограниченного стенками. Геометрический же радиус потока существует только при течении жидкости по круглой трубе. Однако даже в этом случае геометрический радиус не совпадает с гидравлическим.
Поэтому приходится основываться главным образом на опытных данных. Некоторым удобством является введение понятия гидравлического радиуса гг который определяется как отношение объема жидкости к смачиваемой поверхности твердого тела.
Одной из самых плодотворных идей было привлечение американским инженером-химиком Блейком ( 1922 г.) эмпирического понятия гидравлического радиуса [ 61, что привело к уравнениям для проницаемости точно такого же типа, как и те, что сейчас применяются для расчета сопротивления потоку в пористых средах. Еще до этого было установлено, что сопротивление течению в различных трубопроводах пекругового сечения можно сопоставить с сопротивлением потоку в круглой трубе, если воспользоваться понятием гидравлического радиуса, характеризующего соответствующие поперечные сечения.
|
Смоченный периметр. |
Гидравлический радиус имеет линейную размерность. Не, следует смешивать гидравлический радиус с геометрическим. Понятие гидравлического радиуса имеет смысл для любого потока, ограниченного стенками. Геометрический же радиус потока существует только при течении жидкости по круглой трубе. Однако даже в этом случае геометрический радиус не совпадает с гидравлическим.
Таким образом, сопоставляя гидравлический радиус с глубиной потока, видим, что наименьшее значение он имеет в напорных трубах, составляя / 4 глубины наполнения, а наибольшее — в очень широком открытом русле, где гидравлический радиус практически равен глубине потока. В этом заключается физический смысл понятия гидравлического радиуса.
В слое зернистого материала капилляры ( каналы) имеют сложную форму. Если слой целиком заполнен жидкостью и мениски будут наблюдаться только на его поверхности, то всасывающую способность можно определить, пользуясь понятием гидравлического радиуса / гидр.
Гидравлический диаметр пластинчатого теплообменника | гидравлический диаметр кожухотрубного теплообменника
Теплообменники — это тепловые устройства, используемые для передачи тепла от одной жидкости к другой с целью уменьшения / увеличения температуры жидкости по желанию. Существует множество типов теплообменников, из которых наиболее часто используются пластинчатые и кожухотрубные теплообменники. Жидкости могут проходить через теплообменник двумя способами. В первом типе и горячие, и холодные жидкости нагнетаются в одном и том же направлении, поэтому он называется теплообменником с параллельным потоком. Во втором типе жидкости проходят через трубку в противоположных направлениях, поэтому он называется противоточным теплообменником.Исходя из этого и спроектированы испаритель и конденсатор. В испарителе температура горячей жидкости остается неизменной, в то время как холодная жидкость становится теплее. В конденсаторе температура холодной жидкости остается прежней, а температура более горячей жидкости снижается.Скорость передачи в теплообменнике определяется следующим соотношением:Для горячей жидкости: Qh = мh Cph (Thi — Тho )Для холодной жидкости: Qc = мc Cpc (Tco — Тci )Сохраняя энергию,Тепло, потерянное горячей жидкостью = тепло, полученное холодной жидкостью.=> Qh = QcГде,Qh означает потерю тепла горячей жидкостьюQc обозначает тепло, получаемое холодной жидкостьюThi температура горячей жидкости на входеTho температура горячей жидкости на выходеTci температура холодной жидкости на входеTco температура холодной жидкости на выходеmh масса горячей жидкости (в кг)mc масса холодной жидкости (в кг)Cph — удельная теплоемкость горячей жидкости (в Дж / К-кг)Cpc — удельная теплоемкость холодной жидкости (в Дж / К-кг)В пластинчатых теплообменниках тепло проходит через секцию и разделяет горячую и холодную жидкости. Этот тип теплообменника используется во многих промышленных приложениях. Они используются в Тепловой насос, системы охлаждения масла, система охлаждения двигателя, системы хранения тепла и т. д.Пластинчатый теплообменник имеет прямоугольное / квадратное поперечное сечение, следовательно, гидравлический диаметр определяется следующим образом: Дч = 2аб/а+б
Где,a и b — длина более короткой стороны и более длинной стороны соответственно.Пластинчатый теплообменникИзображение кредита: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Plate_frame_1.svg
В оболочке и трубке тип теплообменник, трубы установлены в цилиндрической оболочке. По этим трубкам проходят как горячие, так и холодные жидкости таким образом, что одна жидкость течет вне другой жидкости. За счет этого происходит передача тепла от одной жидкости к другой. Теплообменник кожухового типа широко используется в промышленности, в основном в химических процессах и применениях, где требуется высокое давление.Оболочка трубы теплообменник имеет кольцевое поперечное сечение, следовательно, гидравлический диаметр определяется выражением Dh = DdКожухотрубный теплообменникИзображение кредита: Теплообменник прямотрубный 2-х ходовой
В чем разница между гидравлическим диаметром, эквивалентным диаметром и характеристической длиной в гидромеханике и теплопередаче?
Гидравлический диаметр, как обсуждалось ранее, представляет собой новый диаметр, полученный из некруглого воздуховода, так что характеристики потока остаются такими же. Гидравлический диаметр используется для расчета числа Рейнольдса, которое помогает нам понять, является ли поток ламинарным, переходным или турбулентным.Диаметр круглого воздуховода, который дает то же самое давление потери в прямоугольном канале для равного расхода называются эквивалентным диаметром.Потеря давления в трубе определяется уравнением Дарси-Вейсбаха:
Где,ρ — плотность жидкости (кг / м ^ 3)D — гидравлический диаметр трубы (в м)l — длина трубы (в м)v — средняя скорость потока (в м / с). Характеристическая длина — это, по сути, объем системы, деленный на ее площадь поверхности.В некоторых случаях он может быть равен гидравлическому диаметру.Математически,Lc V =поверхность/AповерхностьДля квадратного воздуховодаLc = aДля прямоугольного воздуховода
Lc = 2ab/a+b
В теплопередаче характеристическая длина используется для расчета числа Нуссельта. Отношение конвективной теплопередачи к кондуктивной теплопередаче называется числом Нуссельта. Он показывает, какой тип теплопередачи преобладает.Число Нуссельта, Nu определяется как
Nu = hLc/k
где,h — конвективное тепловое сопротивлениеL — характерная длинаk это теплопроводностьЧисло Нуссельта, равное 1, представляет теплопередача при чистой теплопроводности по мере увеличения числа Нуссельта теплопередача за счет конвекции продолжает увеличиваться. При значении числа Нуссельта, приближающемся к 100-1000, преобладает конвективный теплообмен. Значение числа Нуссельта не может быть меньше 1, оно может быть больше 1 или равно 1. Значение числа Нуссельта всегда постоянно для полностью развитых ламинарный поток. Для сложной формы вычисляются локальные числа Нуссельта для поверхности, а затем вычисляется среднее число Нуссельта с использованием этих локальных чисел Нуссельта. Среднее число Нуссельта используется для получения дальнейших выводов.
