Что такое калькулятор PSI → GPM?
Этот калькулятор оценивает объёмный расход воды в галлонах в минуту (GPM, gallons per minute), проходящей через круглое отверстие, исходя из давления на входе в фунтах на квадратный дюйм (PSI), диаметра отверстия и коэффициента расхода. Важно учитывать, что PSI и GPM — это единицы американской системы мер, поэтому инструмент чаще всего применяется в расчётах по стандартам США: в пожарной защите, орошении, сантехнике и проектировании гидравлических систем. В России и странах СНГ обычно используют бары/МПа и литры в минуту или кубометры в час, поэтому при работе с местными нормами результат потребуется перевести в привычные единицы.
Как пользоваться калькулятором
Введите три значения: давление воды (PSI), диаметр отверстия в дюймах и коэффициент расхода (Cd). Коэффициент расхода учитывает потери энергии и сжатие струи на входе в отверстие: для гладкого, скруглённого сопла он близок к 0,97–0,99, а для отверстия с острыми кромками — около 0,62. Нажмите «Рассчитать», чтобы увидеть оценочный расход.
Разбор формулы
Стандартное уравнение истечения через отверстие выглядит так:
$$\text{GPM} = 29{,}84 \times \text{C}_{d} \times d^{2} \times \sqrt{\text{PSI}}$$
Здесь 29,84 — это размерный коэффициент, объединяющий ускорение свободного падения, плотность жидкости и переводные множители для американских единиц измерения; Cd — безразмерный коэффициент расхода; d — диаметр отверстия в дюймах; а PSI — перепад давления. Расход растёт пропорционально квадрату диаметра и квадратному корню из давления, поэтому удвоение давления увеличивает поток лишь примерно на 41%, тогда как удвоение диаметра увеличивает его в четыре раза.
Пример расчёта
Допустим, вода под давлением 40 PSI проходит через отверстие диаметром 0,5 дюйма с коэффициентом расхода 0,97. Тогда $$\text{GPM} = 29{,}84 \times 0{,}97 \times 0{,}5^{2} \times \sqrt{40} = 29{,}84 \times 0{,}97 \times 0{,}25 \times 6{,}3246 \approx 45{,}76 \text{ GPM}.$$
Часто задаваемые вопросы
Какой коэффициент расхода выбрать? Используйте около 0,97 для гладкого сопла, около 0,80 для типичной короткой трубки и около 0,62 для отверстия с острыми кромками.
Подходит ли расчёт для любой жидкости? Коэффициент 29,84 рассчитан для воды при стандартных условиях. Для других жидкостей результат будет приблизительным из-за различий в плотности и вязкости.
Почему расход пропорционален корню из давления? Давление преобразуется в скорость потока согласно принципу Бернулли, по которому скорость пропорциональна квадратному корню из напора давления.
