ما هي حاسبة سرعة التدفق في الأنابيب؟
تحدّد هذه الحاسبة متوسط سرعة المائع المتدفق داخل أنبوب دائري المقطع. فبمعرفة معدل التدفق الحجمي (\(Q\)) والقطر الداخلي للأنبوب (\(D\))، تحسب الأداة مدى سرعة حركة المائع اعتمادًا على علاقة الاستمرارية التي تربط بين معدل التدفق والسرعة ومساحة المقطع العرضي. وتصلح الحاسبة لأي مائع ضمن وحدات النظام الدولي (SI)، وتُستخدم على نطاق واسع في أعمال السباكة والتكييف والتهوية والري والهندسة الكيميائية والصناعية.
طريقة الاستخدام
أدخل معدل التدفق الحجمي بوحدة المتر المكعب في الثانية (م³/ث)، والقطر الداخلي للأنبوب بالمتر (م). تحسب الأداة مساحة المقطع العرضي للأنبوب، ثم تقسم معدل التدفق على هذه المساحة لتعطيك السرعة بوحدة المتر في الثانية (م/ث). ولتحويل التدفق من لتر في الثانية إلى م³/ث اقسم على 1000، ولتحويل القطر من المليمتر إلى المتر اقسم على 1000 أيضًا.
شرح المعادلة
تستند الحاسبة إلى مبدأ الاستمرارية: $$v = \frac{Q}{A}$$ حيث تُحسب مساحة الأنبوب الدائري بالعلاقة $$A = \frac{\pi}{4} D^2$$ وبدمج العلاقتين نحصل على $$v = \frac{Q}{\frac{\pi}{4} D^2}$$ لاحظ أن السرعة تتناسب عكسيًا مع مربع القطر؛ فتقليل القطر إلى النصف يضاعف السرعة أربع مرات عند ثبات معدل التدفق نفسه.
مثال محلول
لنفترض أن \(Q = 0.05\) م³/ث وأن \(D = 0.1\) م. تكون المساحة \(= \frac{\pi}{4} \times 0.1^2 = 0.0078539816\) م². ومن ثَمّ السرعة:
$$v = \frac{0.05}{0.0078539816} \approx 6.366 \text{ م/ث}$$أي أن المائع يتحرك بسرعة تقارب 6.37 متر في الثانية.
الأسئلة الشائعة
هل تأخذ الحاسبة الاحتكاك أو الاضطراب في الحسبان؟ لا. فهي تعطي متوسط السرعة (السرعة الكلية) بافتراض تدفق منتظم، في حين تتفاوت السرعات الفعلية على امتداد مقطع الأنبوب.
ما الوحدات التي ينبغي استخدامها؟ استخدم وحدات النظام الدولي: التدفق بوحدة م³/ث والقطر بالمتر، لتحصل على السرعة بوحدة م/ث. وحوّل أي وحدات أخرى مسبقًا.
لماذا ترتفع السرعة بهذه السرعة في الأنابيب الصغيرة؟ لأن المساحة تتناسب مع مربع القطر، فالقطر الصغير يعطي مساحة أصغر بكثير، مما يُجبر التدفق نفسه على التحرك بسرعة أكبر.
