ماذا تفعل هذه الحاسبة
تحسب هذه الأداة متوسط سرعة الماء داخل أنبوب دائري انطلاقًا من معدل التدفق الحجمي بالغالون لكل دقيقة (GPM) والقطر الداخلي للأنبوب بالبوصة. تُعرض السرعة بوحدة القدم لكل ثانية (قدم/ثانية)، وهي الوحدة القياسية المستخدمة في تحديد مقاسات أنابيب السباكة والري وأنظمة التكييف والتدفئة (HVAC). تجدر الإشارة إلى أن هذه الوحدات (الغالون والبوصة والقدم) هي الوحدات الإنجليزية الأمريكية الشائعة في الولايات المتحدة؛ أما إن كنت تعمل بالنظام المتري (لتر/دقيقة، ملم، م/ث) فستحتاج إلى تحويل القيم أولًا.
طريقة الاستخدام
أدخل معدل التدفق بوحدة GPM ثم القطر الداخلي (وليس الاسمي) للأنبوب بالبوصة، واقرأ قيمة السرعة الناتجة. احرص على استخدام القطر الداخلي الفعلي، لأن سُمك جدار الأنبوب يقلّل من مساحة مقطع التدفق. وكقاعدة تصميمية شائعة، يُفضَّل إبقاء السرعة دون نحو 5 إلى 8 أقدام/ثانية للحدّ من الضجيج والتآكل وظاهرة المطرقة المائية.
شرح المعادلة
تنبع العلاقة من القانون \(v = Q / A\). ومساحة مقطع الدائرة هي \(A = \pi D^2 / 4\). وبتحويل وحدة GPM إلى قدم مكعب في الثانية والبوصة إلى أقدام، تتجمع الثوابت في معامل واحد:
$$v\ (\text{قدم/ثانية}) = 0.4085 \times \frac{\text{GPM}}{D^2}$$، حيث D هو القطر الداخلي بالبوصة. ولأن المساحة تتناسب مع مربع القطر، فإن مضاعفة القطر تخفض السرعة إلى الربع عند ثبات معدل التدفق.
مثال محلول
لنفترض أنك تمرّر 10 GPM عبر أنبوب قطره الداخلي 1 بوصة. عندها تكون $$v = 0.4085 \times \frac{10}{1^2} = 4.085\ \text{قدم/ثانية}$$ أما لو كان القطر 2 بوصة بدلًا من ذلك، فستكون $$v = 0.4085 \times \frac{10}{4} = 1.02\ \text{قدم/ثانية}$$
الأسئلة الشائعة
هل أستخدم القطر الاسمي أم الفعلي؟ استخدم القطر الداخلي الفعلي. فالمقاسات الاسمية للأنابيب (مثل "1 بوصة") كثيرًا ما تختلف عن التجويف الحقيقي تبعًا لمادة الأنبوب ودرجة سُمكه (Schedule).
ما السرعة التي تُعد مرتفعة جدًا؟ توصي العديد من الأكواد بإبقاء سرعة الماء دون 5 إلى 8 أقدام/ثانية للماء البارد، وأقل من ذلك للماء الساخن، للحدّ من التآكل والضجيج.
هل تأخذ هذه الحاسبة في الحسبان فقد الاحتكاك؟ لا. فهي تعطي السرعة فقط؛ أما فقد الضغط الناتج عن الاحتكاك (Head Loss) فيتطلب استخدام معادلتي هازن-وليامز أو دارسي-وايسباخ.
