Przekrój rury i jej objętość wewnętrzna: metody obliczeniowe

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.

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.

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.

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.

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.

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.)

• 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!