
【化】 equivalent diameter
【化】 equivalent; equivalent weight
【医】 equivalent; equivalent weight
【经】 equivalent units
diameter
【医】 conjugate; conjugate diameter
当量直径(Equivalent Diameter)是工程学和流体力学中的专业术语,指通过等效换算将非圆形截面或复杂形状物体的特性转化为圆形直径的标准化参数。该概念在流体阻力计算、颗粒分析及管道设计等领域具有关键应用。
从汉英词典角度解析,其核心含义包含以下三方面:
流体力学定义
当量直径用于描述非圆形管道内流体流动的等效特性,计算公式为:
$$D_h = frac{4A}{P}$$
其中$A$为流道截面积,$P$为润湿周长。此公式被美国机械工程师协会(ASME)收录于《流体力学系统术语标准》。
颗粒技术应用
在材料科学中,当量直径指不规则形状颗粒与球形颗粒在沉降速度或投影面积上的等效值。国际标准化组织(ISO 9276-1)将其定义为"与测量粒子具有相同物理响应的球体直径"。
工业标准差异
不同领域存在多种当量直径定义:
这些分类方法均收录于《化学工程手册》第6版。
该术语的权威性体现于其在ASTM E799标准(关于粒度分析)和GB/T 14966-2018(中国国家标准)中的明确定义。剑桥大学出版社《工程学术语词典》特别强调,使用当量直径时必须注明所依据的等效准则。
当量直径是流体力学中的重要概念,主要用于将非圆形管道等效为圆形管道进行分析。以下是其核心定义、计算方式和应用场景的详细解释:
当量直径是指与非圆形管道水力半径相等的圆形管道直径。其核心目的是简化非规则截面管道的流体阻力或流量计算,通过等效为圆管实现模型统一。
通用公式:
当量直径 ( D_e ) 定义为四倍的水力半径 ( R ),即:
$$
D_e = 4R = frac{4A}{L}
$$
其中,( A ) 为管道有效截面积,( L ) 为湿周(流体与管壁接触的周长)。
矩形管道特例:
对于长宽分别为 ( a ) 和 ( b ) 的矩形管道,常用流速当量直径公式:
$$
D_e = frac{2ab}{a+b}
$$
该公式假设等效圆管与矩形管具有相同的单位长度摩擦阻力和流速。
当量直径的选用需结合实际场景。例如,矩形管存在流速当量直径和流量当量直径两种形式,分别对应不同的等效条件。
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