
【化】 equivalent diameter
【化】 equivalent; equivalent weight
【醫】 equivalent; equivalent weight
【經】 equivalent units
diameter
【醫】 conjugate; conjugate diameter
當量直徑(Equivalent Diameter)是工程學和流體力學中的專業術語,指通過等效換算将非圓形截面或複雜形狀物體的特性轉化為圓形直徑的标準化參數。該概念在流體阻力計算、顆粒分析及管道設計等領域具有關鍵應用。
從漢英詞典角度解析,其核心含義包含以下三方面:
流體力學定義
當量直徑用于描述非圓形管道内流體流動的等效特性,計算公式為:
$$D_h = frac{4A}{P}$$
其中$A$為流道截面積,$P$為潤濕周長。此公式被美國機械工程師協會(ASME)收錄于《流體力學系統術語标準》。
顆粒技術應用
在材料科學中,當量直徑指不規則形狀顆粒與球形顆粒在沉降速度或投影面積上的等效值。國際标準化組織(ISO 9276-1)将其定義為"與測量粒子具有相同物理響應的球體直徑"。
工業标準差異
不同領域存在多種當量直徑定義:
這些分類方法均收錄于《化學工程手冊》第6版。
該術語的權威性體現于其在ASTM E799标準(關于粒度分析)和GB/T 14966-2018(中國國家标準)中的明确定義。劍橋大學出版社《工程學術語詞典》特别強調,使用當量直徑時必須注明所依據的等效準則。
當量直徑是流體力學中的重要概念,主要用于将非圓形管道等效為圓形管道進行分析。以下是其核心定義、計算方式和應用場景的詳細解釋:
當量直徑是指與非圓形管道水力半徑相等的圓形管道直徑。其核心目的是簡化非規則截面管道的流體阻力或流量計算,通過等效為圓管實現模型統一。
通用公式:
當量直徑 ( D_e ) 定義為四倍的水力半徑 ( R ),即:
$$
D_e = 4R = frac{4A}{L}
$$
其中,( A ) 為管道有效截面積,( L ) 為濕周(流體與管壁接觸的周長)。
矩形管道特例:
對于長寬分别為 ( a ) 和 ( b ) 的矩形管道,常用流速當量直徑公式:
$$
D_e = frac{2ab}{a+b}
$$
該公式假設等效圓管與矩形管具有相同的單位長度摩擦阻力和流速。
當量直徑的選用需結合實際場景。例如,矩形管存在流速當量直徑和流量當量直徑兩種形式,分别對應不同的等效條件。
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