ما الذي تقوم به هذه الحاسبة
تقدّر هذه الأداة معدل التدفق الحجمي للمياه الخارجة من خرطوم مفتوح اعتمادًا على نظرية توريتشيلي للفتحات. عند إدخال القطر الداخلي للخرطوم وضغط التغذية (الضغط النسبي) ومعامل التصريف، تعطيك التدفق بوحدتي اللتر في الدقيقة والجالون الأمريكي في الدقيقة، إضافةً إلى سرعة الخروج ومساحة الفتحة. وهي مفيدة في تخطيط الري، وتقديرات الإطفاء، واختيار حجم المضخات، وتفريغ حمامات السباحة.
طريقة الاستخدام
أدخل القطر الداخلي للخرطوم بالمليمتر، وضغط التغذية بالبار، ومعامل التصريف (Cd). تبلغ قيمة المعامل لفتحة ذات حواف حادة نحو 0.62، بينما تقترب الفوهة الملساء المنحنية من 0.8 إلى 0.98، أما نهاية خرطوم الحديقة المعتادة فتتراوح قيمتها بين 0.6 و0.8. اضغط على زر الحساب لعرض التدفق المقدَّر.
شرح المعادلة
يُحسب معدل التدفق بالعلاقة $$Q = \text{C}_d \cdot A \cdot \sqrt{\frac{2P}{\rho}}$$ حيث \(A\) هي مساحة المقطع العرضي \(\pi \cdot d^2/4\) بالمتر المربع، و\(P\) هو الضغط محوّلًا من البار إلى الباسكال (1 بار = 100,000 باسكال)، و\(\rho\) هي كثافة الماء (1000 كجم/م³). يمثّل الجذر التربيعي السرعة المثالية وفق توريتشيلي، بينما يأخذ معامل التصريف \(\text{C}_d\) في الحسبان الفواقد الحقيقية عند مرور الماء بالفتحة.
مثال محلول
لخرطوم قطره 13 مم تحت ضغط 3 بار ومعامل تصريف 0.62: المساحة $$A = \pi \times 0.013^2 \div 4 = 1.32732\text{e-}4 \ \text{م}^2$$ السرعة $$v = \sqrt{2 \times 300000 \div 1000} = 24.495 \ \text{م/ث}$$ التدفق $$Q = 0.62 \times 1.32732\text{e-}4 \times 24.495 = 2.0158\text{e-}3 \ \text{م}^3/\text{ث}$$ أي ما يعادل نحو 120.95 لترًا في الدقيقة.
الأسئلة الشائعة
هل النتيجة دقيقة تمامًا؟ لا. إنها تقدير مثالي. ففي الواقع ينخفض التدفق بسبب الاحتكاك على طول الخرطوم، والوصلات، وفروق الارتفاع، وهي عوامل يتجاهلها هذا النموذج المبسّط للفتحات.
أي ضغط ينبغي أن أستخدمه؟ استخدم الضغط النسبي المتاح عند مخرج الخرطوم. يتراوح ضغط الشبكة عادةً بين 2 و6 بار، لكنه ينخفض كلما زاد طول الخرطوم أو ضاق قطره.
لماذا يؤثر معامل التصريف Cd بهذا القدر؟ لأن المعامل يضبط النتيجة بشكل مباشر، فالفوهة (ذات المعامل المرتفع) تمرّر تدفقًا أكبر بكثير من الفتحة الحادة (ذات المعامل المنخفض) عند الضغط والقطر نفسيهما.
