Przekrój rury i jej objętość wewnętrzna: metody obliczeniowe

26-03-2018
Różne

Dzisiaj mamy małą wycieczkę do szkolnych programów z geometrii i fizyki. Przypomnimy, w jaki sposób obliczana jest powierzchnia przekroju rury i jej objętość wewnętrzna. Ponadto musimy dowiedzieć się, w jaki sposób zmiany średnicy rurociągu wpływają na ciśnienie w przepływie płynu. Więc idź.

Na zdjęciu - rury wodne i gazowe. Musimy nauczyć się obliczać ich wewnętrzną sekcję.

Oblicz pole przekroju poprzecznego

Oczywiście wzór na przekrój rury zależy od kształtu tego odcinka. Jakie opcje są możliwe?

Round

Obszar koła to S = Pi R ^ 2, gdzie:

  • S jest pożądaną wartością;
  • Pi jest liczbą pi, która jest zwykle zaokrąglana do 3,14;
  • R jest promieniem koła (dla rury, połowa jego średnicy wewnętrznej).

Jako przykład obliczyć wewnętrzny przekrój okrągłej rury o średnicy wewnętrznej 100 milimetrów.

  1. Promień będzie oczywiście wynosił 50 mm lub 0,05 metra.
  2. Powierzchnia będzie równa 3,14 x 0,05 ^ 2 = 0,00785 m2.

Uwaga: przy obliczaniu natężenia przepływu grawitacyjnych rurociągów przepływowych (na przykład ścieków komunalnych) faktyczna, nie tak bardzo, ale tak zwana żywa część przepływu jest ograniczona do średniego poziomu wody.

I - pełny przekrój, b - żywa sekcja strumienia w częściowo wypełnionej rurze, w - sekcji na żywo strumienia w tacy.

Gdzie mogę uzyskać dane na temat wewnętrznej średnicy rur GVP stosowanych w instalacji komunikacji wewnętrznej budynku? Sprzedawcy zwykle wskazują tylko zdalne sterowanie (przejście warunkowe), a typ jest lekki, zwykły lub wzmocniony.

Wszystkie niezbędne informacje można znaleźć w GOST 3262-75, zgodnie z którym te produkty są wytwarzane.

Jak możesz sam obliczyć rzeczywistą wewnętrzną średnicę z tego stołu?

Instrukcja jest prosta i, ogólnie rzecz biorąc, oczywista.

  1. Wybierz odpowiednie produkty dla siebie i typ.
  2. Odejmij od zewnętrznej średnicy dwukrotnie grubość ścian.

Wskazówka: kalkulator online o powierzchni przekroju dowolnego typu rury można często znaleźć na stronie internetowej producenta lub u dealerów.

Kwadrat

Rury profilowane są stosunkowo rzadko używane do transportu cieczy: są to obszary priorytetowe dla rur okrągłych.

Dlaczego?

  • Koło ma minimalną długość ściany z maksymalnym obszarem wszystkich geometrycznych kształtów.. Odtąd - praktyczna konsekwencja: przy stałej grubości ścian, rura okrągła będzie miała maksymalną przepustowość. Innymi słowy, przy stałej nośności cena za metr bieżący okrągłej rury będzie minimalna.
  • Dzięki tej samej funkcji okrągła rura ma maksymalną wytrzymałość na rozciąganie.. Ciśnienie nie jest próżno mierzone w kilogramach na centymetr kwadratowy: im większy jest obszar ścian rury, tym większa siła przyłożona do nich przy stałym ciśnieniu wewnątrz rurociągu.

Jednak w niektórych przypadkach konieczne jest obliczenie wewnętrznego przekroju proftrubu. W przypadku rury kwadratowej jest równy kwadratowi różnicy między zewnętrznym wymiarem rury a jej podwójną grubością ścianek. Tak więc, dla produktu o wymiarach 100x100 mm ze ściankami o grubości 4 mm, obliczenia przyjmą postać (100 - (4 x 2)) ^ 2 = 8464 mm2.

Podany schemat obliczeń będzie miał mały błąd z powodu zaokrąglenia rogów.

Zwróć uwagę! Większość formuł korzysta z powierzchni wyrażonej w metrach kwadratowych. Współczynnik konwersji od mm2 do m2 wynosi 1: 1 000 000, czyli w powyższym przypadku otrzymujemy 0,008464 m2.

Prostokątny

Schemat obliczeń jest prawie identyczny z opisanym dla rurociągów kwadratowych. Jedyna różnica polega na tym, że ściany nie są takie same; odpowiednio, pomnożymy ich wymiary minus tak, ponownie, dwa razy grubość ścian.

Tak więc, dla prostokątnej rury o wymiarach 150 x 180 mm o grubości ścianki 6 mm, poszukiwana wartość będzie wynosić (150 - (6 x 2)) x (180 - (6 x 2)) = 23184 mm2 lub 0,023184 m2.

Do obliczeń potrzebne są trzy parametry: zarówno wymiary, jak i grubość ścianki.

Tom

Tutaj wszystko jest dość proste. Objętość rury dowolnego rodzaju jest równa iloczynowi jej długości (odlewu) przez obszar przekroju. W ostatnim przykładzie wewnętrzna objętość 25-metrowego rurociągu będzie wynosić 0,023184 x 25 = 0,5796 m2.

Przekrój i ciśnienie

Mieszkał we wspaniałym XVIII-wiecznym szwajcarskim Danielu Bernoulli. Żył, żył i formułował między czasami zakonem, który później oznaczał początek nowoczesnej hydrodynamiki i został nazwany jego imieniem.

Jeśli przetłumaczyć suchy język formuł na rosyjski, do którego jesteśmy przyzwyczajeni, wówczas można sformułować go w następujący sposób: natężenie przepływu jest odwrotnie proporcjonalne do ciśnienia statycznego cieczy lub gazu w nim.

Z praktycznego punktu widzenia oznacza to, że przy przejściu przez średnicę rurociągu przepływ zachowuje się wbrew zdrowemu rozsądkowi: wzrost przekroju powoduje wzrost ciśnienia, a spadek i związane z nim przyspieszenie ruchu wzrostu cieczy lub gazu.

Zależność między przekrojem rury, natężeniem przepływu i ciśnieniem w niej.

Współcześnie efekt ten jest szeroko stosowany w mechanizmach różnych celów.

Daj nam kilka najbardziej oczywistych przykładów, które każdy z nas napotkał.

  • Głównym elementem urządzenia grzewczego w domu jest winda, która jest dyszą, w której strumień wody o wyższej temperaturze i ciśnieniu z rury zasilającej jest wtryskiwany do objętości napełnionej chłodną wodą o niskim ciśnieniu z powrotu. Z powodu spadku ciśnienia statycznego w strumieniu, pobiera on część wody z rury powrotnej przez ssanie zaprojektowane do tego celu do ponownego obiegu. (Zobacz także artykuł Jak zgiąć rurę profilową: funkcje.)
Schemat działania windy - główny element jednostki cieplnej domu.

  • Aerograf i aerograf wykorzystują ten sam efekt: szybki przepływ powietrza z powodu wytworzonej w nim próżni wyciąga barwnik ze zbiornika, miażdży go, zamienia w aerozol i osadza na malowanej powierzchni.

Wniosek

Mamy nadzieję, że nie zmęczyły czytelnika licznymi liczbami, formułami i obliczeniami. Jak zawsze, dodatkowe materiały na tematy przez nas studiowane można znaleźć w wideo w tym artykule. Sukcesy!