Поперечное сечение трубы и ее внутренний объем: методы расчета

Ядерная физика

Эффективное поперечное сечение широко используется в ядерной и нейтронной физике для выражения вероятности протекания определённой ядерной реакции при столкновении двух частиц.

Типичный радиус атомного ядра составляет порядка 10−14м, то есть поперечное сечение ядра — порядка 10−28м². Можно ожидать, что сечения взаимодействий частиц с ядром должны иметь примерно такую величину. Она получила своё собственное наименование — барн, — и обычно используется как единица измерения сечения ядерных реакций. Однако, на самом деле, сечения реакций могут изменяться в очень широких пределах.

Если радиус ядра больше, чем длина волны де Бройля налетающей частицы (большие энергии), то максимальное сечение определяется геометрическими размерами ядра (πR²). В области малых энергий максимальное сечение определяется, наоборот, длиной волны де Бройля. Реальные значения сечений могут быть намного меньше максимальных, они зависят от энергии налетающих частиц, типа реакции, ориентации спинов частиц и т. п.

Нейтронные сечения ядер

Сечения рассеяния (сплошные линии) и захвата (точечные) нейтрона для ядер разных элементов

Полное сечение реакции с нейтроном и сечение деления для U-235 и Pu-239

Взаимодействие ядра атома и нейтрона является краеугольным камнем ядерных технологий. Вероятность взаимодействия ядра и нейтрона именуют полным сечением. Процесс взаимодействия может происходить по нескольким схемам. Вероятность каждой конкретной схемы (ее сечение взаимодействия) зависит от состава ядра и кинетической энергии нейтрона:

• Упругое рассеяние, при котором ядро сохраняет целостность. Нейтрон и ядро изменяют свою кинетическую энергию в соответствии с законами механики. Вероятность такого сценария характеризует сечение рассеяния.
• Ядерная реакция, при которой ядро поглощает нейтрон (нейтронный захват). Ее вероятность характеризуется сечением захвата. Существует множество сценариев последствий захвата нейтрона, каждый из которых также может характеризоваться своим сечением. Например, некоторые ядра после захвата становятся нестабильны и распадаются. Такую вероятность характеризуют сечением деления.
• Неупругое рассеяние, при которой ядро разваливается под ударом нейтрона.

Элемент	нейтронное сечение, барн
поглощения	рассеяния
тепловые нейтроны	быстрые нейтроны	тепловые нейтроны	быстрые нейтроны
C	0,0034	0,0001	4,75	0,619
Na	0,515	0,002	4	0,437
Fe	2,55	0,010	10,9	0,85
Zr	0,185	0,023	6,40	0,97
238U	2,7	0,331	8,9	0,664

Другие статьи по теме:

Некоторые частные случаи упрощений

Если на чертеже разрезы, сечения, виды изображаются для закономерно изменяющихся поверхностей, их можно разрывать. Это выполняется определенным образом. Существует три варианта ограничения.

Первый тип предполагает использовать сплошную тонкую ломаную линию. Она может выходить за границу изображения на 2-4 мм. Также контур частей детали может соединять сплошная волнистая линия или штриховка.

Чтобы упростить чертеж, допускается выполнять пунктирной линией разрез между секущей плоскостью и наблюдателем. Также для улучшения понимания графики используются сложные срезы.

При изображении отверстий некоторых деталей (ступицы зубчатых колес, шпоночные пазы, шкивы) дается лишь их контур. Если в секущую плоскость не попало расположенное на круглом фланце углубление, его изображают в разрезе.

В случае наличия на детали орнамента, непрерывной сетки, допускается изобразить лишь ее небольшую часть или упростить элементы рисунка.

Такие методы позволяют достичь чистоты чертежа, облегчить его понимание. Ведь, применение инженерной графики для создания всевозможных объектов подразумевает использование единого символического языка. Его должен знать каждый специалист, чья работа связана с таким типом изображений. От этого зависит качество конечного результата.

Изучив виды сечений, можно понять основные принципы их выполнения и понимания. Применяя рекомендации стандартов, можно добиться хорошей чистоты чертежа. Это облегчает процесс его трактовки. Понимая разницу между видом, сечением и разрезом, зная их классификации и технологию правильного оформления чертежа, специалист может создать правильное изображение. Его легко поймет техник, выполняющий заготовку или готовое изделие, и сможет создать соответствующие всем требованиям узлы, детали. От этого процесса зависит качество всего производства.

Допустимая плотность тока для медного провода

При создании сетей в современных объектах недвижимости предпочитают использовать именно такие проводники. При одинаковом сечении они меньше перегреваются, по сравнению с алюминиевыми аналогами. В многожильном исполнении медные кабели хорошо подходят для создания сетевых соединительных шнуров, удлинителей. Их можно использовать для создания поворотов с малым радиусом.

Тепловой нагрев

Для расчета количества тепла (Q), выделяемого проводником, пользуются формулой I*2*R*t, где:

• I – сила тока, в амперах;
• R – сопротивление одного метра медного проводника;
• t – время испытания в определенных условиях.

Рассеивание тепла при работе кабеля

Тонкие проводники эффективно отдают тепловую энергию окружающей среде. На процесс оказывают существенное влияние конкретные условия. Как отмечено выше, контакт оболочки с водой существенно улучшает охлаждение.

По мере увеличения сечения часть энергии расходуется для нагрева прилегающих слоев. Этим объясняется постепенное снижение допустимой плотности тока в расчете на единицу площади.

Распределение температур в кабельной продукции

На рисунке хорошо видно, как при уменьшении изоляционного слоя улучшается теплоотдача.

Падение напряжения

Этот параметр несложно рассчитать по закону Ома (U=R*I) с учетом электрического сопротивления соответствующего материала. Удельное значение для меди берут 0,0175 Ом *мм кв./ метр. С помощью формул вычисляют на участке определенной длины падение напряжения. При сечении 1,5 мм кв. на каждый метр потери составят 0,01117 Вольт.

Допустимая плотность тока

Этот относительный параметр показывает разрешенный нормативами ток на один мм кв. площади сечения. Отмеченные выше тенденции по изменению теплоотдачи при увеличении размеров проводника подтверждаются расчетами и данными лабораторных испытаний.

Таблица допустимых значений плотности тока для разных условий в медном проводнике

Поперечное сечение, мм кв.	Ток (А)/ Плотность тока (А/ мм кв.)
	Для трассы в здании	Монтаж на открытом воздухе
6	73/ 12,2	76/ 12,6
10	103/ 10,3	108/ 10,8
25	165/ 6,6	205/ 8,2
50	265/ 5,3	335/ 6,7

Пути повышения допустимого тока

Существенное значение имеют действительные условия эксплуатации трассы электроснабжения, трансформаторов, установок. Снизить рассматриваемые нагрузки можно с помощью хорошей вентиляции, естественной или принудительной. Хороший отвод тепла получится с применением перфорированных металлических коробов, которые не затрудняют прохождение конвекционных потоков и одновременно выполняют функции радиатора.

В некоторых ситуациях пригодится квалифицированно составленный временной график. Стиральная машина при нагреве воды и в режиме сушки потребляет много электроэнергии. Ее можно настроить на автоматическое выполнение рабочих операций в ночные часы. Если снабжающие организации предлагают соответствующую тарификацию, получится дополнительная экономия денежных средств.

Вентилятор обеспечивает эффективное охлаждение проводников, которые установлены в микроволновой печи

Допустимый ток и сечение проводов

Лучшие показатели теплообмена при остальных равных условиях характерны для проводников с относительно меньшей площадью поперечного сечения.

Таблица токовых параметров для кабелей с медными жилами

Сечение, мм кв.	Плотность тока, А/ мм кв.	Ток, А
1	15	15
1,5	13,3	20
2,5	10,8	27
16	5,7	92
25	4,9	123

Общая информация о кабеле и проводе

При работе с проводниками необходимо понимать их обозначение. Существуют провода и кабеля, которые отличаются друг от друга внутренним устройством и техническими характеристиками. Однако многие люди часто путают эти понятия.

Проводом является проводник, имеющий в своей конструкции одну проволоку или группу проволок, сплетенных между собой, и тонкий общий изоляционный слой. Кабелем же называется жила или группа жил, имеющих как собственную изоляцию, так и общий изоляционный слой (оболочку). Каждому из типов проводников будут соответствовать свои методы определения сечений, которые почти схожи.

Понос у кроликов: причины диареи, что делать и чем лечить

Чем измерять площадь

Для правильного измерения площади поперечного сечения важно сделать ровный перпендикулярный срез и измерить диаметр металла при помощи высокоточных приборов. В случае с многожильными проводами необходимо выполнить следующие шаги:

• Для точных расчетов нужна одиночная проволока. Из пучка проводов выделяют одну жилку и вычисляют площадь ее сечения.
• Пересчитывают количество жил в проводе.
• Перемножают площадь сечения жилки на их количество.

Полученный результат и будет искомой площадью многожильного проводника.

Многожильный провод

Дополнительная информация: Для вычисления площади сечения проводника необходимо, в первую очередь, измерить его диаметр, и сделать это лучше всего микрометром, штангенциркулем или, в крайнем случае, высокоточной инженерной линейкой. Так как микрометр – редкость в наборе инструментов электрика, то этот способ мы упустим и остановимся на штангенциркуле и линейке.

Штангенциркуль

Штангенциркуль — высокоточный измерительный инструмент, при помощи которого можно определить линейные размеры любого предмета, диаметры круглых изделий, а также глубину сквозных и глухих отверстий и выемок. Такой инструмент должен быть у каждого домашнего мастера, стоит он не дорого и при правильном обращении может прослужить не одно десятилетие.

Штангенциркули подразделяются на следующие виды:

• Нониусные — имеют классическую конструкцию и высокоточную измерительную шкалу, которая позволяет измерять предметы с точностью до 0.1 – 0.05 мм.
• Со стрелочным отображением результатов измерений — очень удобный для снятия точных показаний инструмент, но его главным недостатком является повышенная хрупкость.
• С электронной индикацией результатов — относительно новая разработка, предназначенная для получения максимальной точности и удобного снятия показаний измерений.

Вам это будет интересно Для чего нужно выравнивание потенциалов

Рассмотрим самый распространенный вид штангенциркуля — нониусный. Из таких инструментов наибольшее распространение получили два вида:

• ШЦ-I с точностью измерений 0,1 мм, такой инструмент есть практически у каждого слесаря.
• ШЦ-II с точностью измерений 0,05 мм, этот штангенциркуль предпочтительнее, так как в результате работы он выдаёт меньшую погрешность.

Для правильного измерения диаметра достаточно оголить сердечник кабеля путём снятия изоляция, после чего прижать раздвижные губки инструмента к его поверхности. Риска на подвижной части штангенциркуля совпадёт с показателем на шкале, который и будет являться диаметром.

Карандаш + линейка

Если под рукой нет точных измерительных инструментов, а определить диаметр провода необходимо в настоящий момент, можно воспользоваться старым проверенным способом. Картинка 5. Метод карандаша.

Для данного способа понадобятся круглый карандаш и линейка. Суть метода состоит в следующем алгоритме:

• Прежде всего необходимо отрезать кусок провода и очистить его от изоляции.
• Далее проволока из металлического сердечника плотно наматывается на карандаш, причём, минимальное количество витков должно быть не меньше 15. Здесь все зависит от толщины провода, и чем он тоньше, тем больше витков необходимо намотать.
• Проводятся вычисления по формуле, приведённой на картинке 6.

Обратите внимание! Для получения точного результата следует наматывать провод на карандаш как можно плотнее. Для этого перед наматыванием его необходимо тщательно выровнять в местах перегибов и образования петель

Пример создания воздуховодов

Автор	Поделитесь	Оцените

Виктор Самолин

Интересное по теме:

Возможная поправка сечения жилы на сопротивление линии

Любой проводник обладает собственным сопротивлением – об этом мы говорили в самом начале статьи, когда приводили значения удельного сопротивления материалов, меди и алюминия.

Оба этих металла обладают весьма достойной проводимостью, и на участках небольшой протяженности собственное сопротивление линии не оказывает сколь-нибудь значимого влияния на общие параметры цепи. Но если планируется прокладка линии большой протяженности, или, например, изготавливается удлинитель-переноска большой длины для работы на значительном удалении от дома, то собственное сопротивление желательно просчитать, и сравнить вызываемое им падение напряжения с напряжением питания. Если падение напряжения получается более 5% от номинала напряжения в цепи, правила эксплуатации электроустановок предписывают брать кабель с жилами большего сечения.

Например, изготавливается переноска для сварочного инвертора. Если сопротивление самого кабеля будет чрезмерным, провода под нагрузкой будут сильно перегреваться, а напряжения и вовсе может оказаться недостаточно для корректной работы аппарата.

Собственное сопротивление кабеля можно вычислить по формуле:

Rk = 2 × ρ × L / S

Rk — собственное сопротивление кабеля (линии), Ом;

2 — длина кабеля удваивается, так как учитывается весь путь прохождения тока, то есть «туда и обратно»;

ρ — удельное сопротивление материала жил кабеля;

L — длина кабеля, м;

S — площадь поперечного сечения жилы, мм².

Предполагается, что нам уже известно, с каким током придется иметь дело при подключении нагрузки — об этом уже не раз рассказывалось в настоящей статье.

Зная силу тока, несложно по закону Ома вычислить падение напряжения, а затем сравнить его с номиналом.

Ur = Rk × I

ΔU (%) = (Ur / Uном) × 100

Если проверочный результат получается более 5%, то следует увеличить сечение жил кабеля на один шаг.

Быстро провести такую проверку поможет еще один онлайн-калькулятор. Дополнительных пояснений он, думается, не потребует.

Калькулятор проверки падения напряжения на линии большой протяженности

Как уже говорилось, при значении до 5% можно ничего не менять. Если получается больше – увеличивается сечение жилы кабеля, также с последующей проверкой.

*  *  *  *  *  *  *

Итак, были рассмотрены основные вопросы, касающиеся необходимого сечения кабеля в зависимости от планируемой нагрузки на него. Читатель волен выбрать любой из предлагаемых способов расчета, какой ему больше понравится.

Завершим статью видеосюжетом на эту же тему.

Советы по монтажу

Видео описание

Технический расчет вентсистемы

Перед началом проектирования необходимо провести точный расчет системы вентиляции. Его проводят инженеры с соответствующим образованием. По расчетным данным определяется схема движения потоков, устанавливается тип вентилирования, выбирается мощность, производительность силового оборудования, сечение воздуховодов. Эта информация необходима для дальнейшего проектирования экономичной, эффективной вентсистемы.

Ошибки при расчете заключаются в неправильном выборе мощности оборудования.

• Излишняя производительность значительно повысит цену проекта при закупке силовых установок. Их стоимость напрямую зависит от мощности. Сформированные потоки будут двигаться с избыточной скоростью, создавая сквозняки. Эксплуатационные расходы возрастут многократно.
• Оборудование с недостаточной мощностью не сможет сформировать стабильные, направленные потоки, вентилирование не будет соответствовать установленным нормативам.

Расчет проводится по разработанной методике, где учитываются:

• размеры, целевое назначение объекта, особенности архитектурного решения;
• необходимая кратность воздухообмена, объем подачи воздушных масс из расчета на одного человека или на квадратный метр площади (с учетом высоты потолков);
• мощность нагревательных/охладительных элементов, типы фильтров, сопротивление системы;
• давление, скорость потока, создаваемые вентиляторами;
• уровень шума от работающих силовых установок, движение воздуха по каналам.

Все эти факторы были учтены при разработке типовых проектов с различными требованиями к параметрам воздуха. Наши инженеры провели полный расчет приточно вытяжной вентиляции, калькулятор, установленный на сайте, поможет всем желающим ознакомиться с этой информацией.

Подбор сечения для трехфазной линии 380 В с несколькими приборами

Подключение нескольких видов бытовой техники к трехфазной линии предусматривает протекание потребляемого тока по трем жилам. В каждом из них будет меньшая величина, чем в двухжильном. На основании данного явления в трехфазной сети допускается применять кабель с меньшим сечением.

К примеру, в доме устанавливается генератор с мощностью 20 кВт и суммарной мощностью по трем фазам 52 А. На основании значений таблицы выйдет, что оптимальное сечение кабеля – 8,4 мм2. На основании формулы высчитывается фактическое сечение: 8,4/1,75=4,8 мм2. Чтобы подсоединить генератор мощностью 20 кВт на трехфазную сеть 380 В необходим медный проводник, сечение каждой жилы которого 4,8 мм2.

Фото встроенных кухонь

Варианты монтажа

Независимо от системы раздвижных дверей, способы установки могут быть:

Двери-купе. На стене закрепляются направляющие, по которым катается полотно.

Двери-купе. Направляющая монтируется на стене над верным проемомКассетные. В стене делают специальную нишу, в которую прячется дверное полотно. Их еще иногда называют !выдвижные».
Кассетная раздвижная межкомнатная дверь: полотно прячется в стенную нишу
Каскадные. Состоят из одного неподвижного полотна и нескольких подвижных. Подвижные, при необходимости, сдвигаются и прячутся за неподвижной частью.
Каскадные сдвижные двери: одна створка тянет другую

Самый простой вариант монтажа — двери-купе. Их можно устанавливать самостоятельно, причем не только на стадии ремонта, но и после него

Важно только чтобы проем был ровным, а стена имела нормальную несущую способность. Недостаток такой системы в том, что вплотную к стене в том месте, куда откатывается дверь, ничего не поставишь

Есть и еще один: очень низкая звукоизоляция. Объяснить это просто: если взглянуть с торца, по бокам остается зазор в несколько миллиметров. Он необходим, чтобы полотно не «шаркало» по стене. И через него отлично проникают все звуки, становясь лишь немного тише.

Кассетные двери хороши тем, что в открытом состоянии полотно находится в нише стены и не мешает. Второй плюс — по периметру проема можно устанавливать уплотнители, которые дают гораздо более высокие показатели по звукоизоляции. Минус монтажа раздвижной двери в нише — его можно делать только на стадии ремонта. Второй недостаток: чтобы сделать пенал под раздвижные двери, обычно ставят фальшстену, а это — сворованные сантиметры площади.

Каскадные — одна из разновидностей дверей-купе. Просто имеет большее количество направляющих: по числу подвижных дверных полотен. Монтаж, пожалуй, самый сложный: много деталей и требуется высокая точность установки. Системы относятся к категории элитных, и на установке экономят редко: ремонт обойдется дороже.

https://youtube.com/watch?v=r6vHdo3TpOQ

Понятие электрического сопротивления проводника

Классическое определение объясняет электрический ток движением «свободных» (валентных) электронов. Его обеспечивает созданное источником электрическое поле. Перемещение в металле затрудняют не только нормальные компоненты кристаллической решетки, но и дефектные участки, примеси, неоднородные области. В ходе столкновений с препятствиями за счет перехода импульса в тепловую энергию происходит повышение температуры.

Наглядный пример – нагрев воды кипятильником

В газах, электролитах и других материалах несколько отличная физика явления. Линейные зависимости наблюдаются в металлах и других проводниках. Базовые соотношения выражены известной формулой закона Ома:

R (электрическое сопротивление) = U (напряжение)/ I (сила тока).

Для удобства часто используют обратную величину, проводимость (G = 1/R). Она обозначает способность определенного материала пропускать ток с определенными потерями.

Для упрощения иногда применяют пример с водопроводом. Движущаяся жидкость – аналог тока. Давление – эквивалент напряжения. Уменьшением (увеличением) поперечного сечения или положением запорного устройства определяют условия перемещения. Подобным образом изменяют основные параметры электрических цепей с помощью сопротивления (R).

К сведению. Количество жидкости, проходящее за единицу времени через контрольное сечение трубы, – эквивалент электрической мощности.

Заведем хоровод

Зачем надо уточнять сечения кабеля

На большинстве проводов и кабелей производитель обязан наносить маркировку, указывающую на их тип, количество токопроводящих жил и их сечение. Если провод промаркирован как 3х2,5 – это значит, что сечение провода по диаметру равно 2,5 мм². Фактические значения могут отличаться от указанных примерно на 30%, потому что некоторые виды проводки (в частности ПУНП) производятся по устаревшим нормам, допускающим погрешность на указанное количество процентов и в основном она появляется в меньшую сторону. В итоге, если использовать кабель меньшего сечения, чем расчетное, то для провода эффект будет примерно такой же, если бы тоненький полиэтиленовый шланг подключить к пожарному гидранту. Это может привести к опасным последствиям: перегреву электропроводки, оплавлению изоляции, изменению свойств металла. Поэтому, прежде чем сделать покупку, обязательно надо проконтролировать чтобы площадь поперечного сечения проводника не отличалась от той, что заявлена производителем.

Способы узнать реальный диаметр провода

Самый простой и точный метод измерить диаметр жилы провода – использовать специальные инструменты, такие как штангенциркуль или микрометр (электронный или механический). Чтобы измерение было точным измеряемый провод надо очистить от изоляции, чтобы инструмент за нее не цеплялся. Также надо осмотреть кончик провода, чтобы он был без перегибов – иногда они появляются если жила перекусывается тупыми кусачками. Когда диаметр измерен, можно приступать к вычислению площади сечения жилы провода.

Микрометр даст более достоверное значение, чем штангенциркуль.

В случае когда под рукой нет точного измерительного инструмента, есть еще один способ как узнать сечение – для него нужна будет отвертка (карандаш или любая трубка) и измерительная линейка. Также придется купить хотя бы один метр провода (хватит и 50 см, если только продадут такое количество) и снять с него изоляцию. Далее проволока наматывается плотно, без зазоров, на жало отвертки и длина намотанного участка замеряется линейкой. Полученная ширина намотки делится на количество витков и результатом будет искомый диаметр провода, по которому уже можно искать сечение.

Как проводить измерения подробно показано в этом видео:

Какие формулы надо использовать

Что такое сечение провода известно еще по азам геометрии или черчения – это пересечение объемной фигуры воображаемой плоскостью. По точкам их соприкосновения образуется плоская фигура, площадь которой вычисляется подходящими формулами. Жила провода чаще всего цилиндрической формы и в сечении дает круг, соответственно, поперечное сечение проводника можно рассчитать по формуле:

S = ϖ R²

R – радиус круга, равен половине диаметра;

ϖ = 3,14

Есть провода с плоскими жилами, но их мало и площадь сечения на них находить гораздо проще – просто перемножить стороны.

Чтобы получить более точный результат надо иметь в виду:

1. Чем больше витков (их должно быть не меньше 15) накрутить на отвертку, тем точнее получится результат;
2. Расстояний между витками быть не должно, из-за зазора погрешность будет выше;
3. Нужно сделать несколько замеров, каждый раз меняя его начало. Чем их больше, тем выше точность расчетов.

Недостатком такого способа является то, что для замеров можно использовать проводники небольшой толщины, толстый кабель накрутить будет сложно.

Определяем сечение провода с помощью таблицы

Использование формул не дает гарантированного результата, да и как назло они забываются в самый нужный момент. Поэтому определение сечения лучше проводить согласно таблице, куда сведены результаты вычислений. Если получилось измерить диаметр жилы, то площадь сечения провода можно посмотреть в соответствующем столбце таблицы:

Если надо найти общий диаметр многопроволочной жилы кабеля, то придется отдельно вычислить диаметр каждого проводка, а полученные значения сложить. Дальше все делается так же, как и с однопроволочной жилой – результат находится по формуле или таблице.

При замерах сечения провода, его жила тщательно очищается от изоляции, так как не исключена возможность что ее толщина будет больше нормативной. Если в точности расчетов по каким-либо причинам есть сомнения, то лучше выбирать кабеля или провода с запасом мощности.

Чтобы приблизительно узнать сечение провода, который будет приобретаться, надо сложить мощности электрооборудования, что будет к нему подключено. Потребляемая мощность обязательно указывается в паспорте прибора. По известной мощности высчитывается суммарный ток, который будет протекать по проводнику, а исходя из него уже подбирается сечение.