Некруглого сечения

В технике часто применяют вентиляционные каналы прямоугольного или квадратного сечения, нагревательные приборы эллиптического сечения и другие устройства, где живое сечение потока имеет некруглую форму.

При рассмотрении равномерного движения в каналах произвольной формы (Кинематика) было введено определение гидравлического радиуса – линейного параметра, определяемого отношением площади живого сечения потока S к его периметру c

R = S/c

Для расчетов трубопроводов некруглого сечения применяют понятие эквивалентного диаметра, равного учетверенному значению гидравлического радиуса

d_Э = 4R = 4 S/c.

С помощью величины d_Э определяют потери энергии, а также другие характеристики движения. В результате применяют расчетные зависимости и формулы для расчета круглых труб и каналов, но вместо диаметра подставляют d_Э.

Практически для любого случая расчета трубы некруглого сечения, возможно применить следующий алгоритм:

1. Определяется площадь сечения канала S;

2. Определяется смоченный периметр того же сечения;

3. Находится гидравлический радиус R и эквивалентный диаметр

d_Э = 4R

4. Значение d_Э подставляется во все зависимости (по формулам для круглых труб) вместо d.

Например, и т.д.

Задача 7.1.Определить потери давления в вентиляционном канале из листового железа длиной 21 м; сечение прямоугольное со сторонами а ´ в = 300 ´ 400 мм. Массовый расход воздуха Q_m = 900кг/ч, плотность воздуха r = 1,2 кг/м³, кинематический коэффициент вязкости воздуха n = 0,15 см²/с.

Решение. Средняя скорость течения в канале

эквивалентный диаметр и число Рейнольдса

Эквивалентная шероховатость поверхности листовой стали – материала канала к_Э = 0,1 мм.

Параметр, определяющий зону сопротивления, подсчитывается так

т.е. имеем переходную зону сопротивления.

Коэффициент гидравлического трения

.

Искомые потери давления определяются по формуле