קוטר הידראולי

קוטר הידראולי הוא מושג תאורטי המשמש לחישובי זרימה ומפלי לחץ בצינורות ששטח החתך בו מתבצעת הזרימה אינו עגול.

הנוסחאות לחישוב מפלי לחץ פותחו ונוסו בצינורות עגולים והשימוש במושג קוטר הידראולי מאפשר קבלת תוצאות סבירות בשימוש במשוואות ובנוסחאות מוכרות ללא צורך בעריכת ניסוי מיוחד לכל צורה של שטח חתך בה מתקיימת זרימה של זורם.

הגדרה

$D_{h}={\frac {4A}{U}}$

• $\ D_{h}$ - קוטר הידראולי
• $\ A$ - שטח החתך של הזורם
• $\ U$ - ההיקף הרטוב של חתך הזורם

דוגמאות 1. בצינור עגול, הקוטר ההידראולי הוא קוטר הצינור:

• $D_{h}={\frac {4{\frac {\pi D^{2}}{4}}}{\pi D}}=D$

$\ D$ - קוטר (פנימי) של הצינור

2. כאשר שטח החתך של הזורם הוא טבעת, הקוטר ההידראולי הוא ההפרש בקטרים:

• $D_{h}={\frac {4\cdot 0.25\pi (D_{o}^{2}-D_{i}^{2})}{\pi (D_{o}+D_{i})}}=D_{o}-D_{i}$

$\ D_{i}$ - קוטר פנימי של הטבעת

$\ D_{o}$ - קוטר חיצוני של הטבעת

3. כאשר שטח החתך של הזורם הוא תעלה מלבנית:

• $D_{h}={\frac {4LW}{2(L+W)}}={\frac {2LW}{L+W}}$

$\ L$ - אורך חתך התעלה

$\ W$ - רוחב חתך התעלה

4. כאשר שטח חתך התעלה הוא ריבוע, הקוטר ההידראולי הוא כגודל צלע הריבוע:

• $D_{h}=\ L$

$L=\ W$

5. בתעלה מאד צרה, כאשר האורך גדול מאד ביחס לרוחב, הקוטר ההדראולי הוא פעמיים רוחב התעלה:

• $D_{h}=\ 2W$

$L\gg W$

הערה: הרדיוס ההידראולי בו נעשה שימוש במשוואת מנינג הוא מושג אחר, בלתי תלוי, והוא איננו מחצית הקוטר ההידראולי המוצג כאן.

לקריאה נוספת

• J. Paul Tullis, Hydraulics of Pipelines, John Wiley & Sons, 1989. מסת"ב 0-471-83285-5
• Nicolas P. Cheremisinoff, Fluid Flow Pocket Handbook, Gulf Publishing Company,1984. מסת"ב 0-87201-707-9

קישורים חיצוניים

• קוטר הידראולי באתר אינג'ינירינג טול בוקס, באנגלית
• קוטר הידראולי, הגדרה ושימוש בקרור רכיבים אלקטרונים, באנגלית