Что считает этот калькулятор
Инструмент оценивает объёмный расход воды, вытекающей из открытого шланга, опираясь на теорию истечения через отверстие (формулу Торричелли). По внутреннему диаметру шланга, избыточному (манометрическому) давлению на входе и коэффициенту расхода он выдаёт поток в литрах в минуту и в американских галлонах в минуту (GPM), а также скорость струи на выходе и площадь отверстия. Это удобно при планировании полива, расчётах для пожаротушения, подборе насоса и сливе бассейна.
Как пользоваться
Укажите внутренний диаметр шланга в миллиметрах, давление на входе в барах и коэффициент расхода (Cd). Для отверстия с острой кромкой он составляет примерно 0,62, для плавно скруглённого насадка приближается к 0,8–0,98, а у обычного садового шланга держится в районе 0,6–0,8. Нажмите «Рассчитать», чтобы увидеть оценочный расход.
Разбор формулы
Расход вычисляется по формуле $$Q = \text{C}_d \cdot A \cdot \sqrt{\frac{2P}{\rho}}$$ Здесь \(A\) — площадь поперечного сечения \(\pi \cdot d^2 / 4\) в квадратных метрах, \(P\) — давление, переведённое из баров в паскали (\(1\ \text{бар} = 100\,000\ \text{Па}\)), а \(\rho\) — плотность воды (\(1000\ \text{кг/м}^3\)). Подкоренное выражение даёт идеальную скорость по Торричелли, а коэффициент \(\text{C}_d\) учитывает реальные потери при прохождении через отверстие.
Пример расчёта
Для шланга диаметром 13 мм при давлении 3 бар и \(\text{C}_d = 0{,}62\):
$$A = \frac{\pi \times 0{,}013^2}{4} = 1{,}32732\mathrm{e}{-4}\ \text{м}^2$$$$v = \sqrt{\frac{2 \times 300000}{1000}} = 24{,}495\ \text{м/с}$$$$Q = 0{,}62 \times 1{,}32732\mathrm{e}{-4} \times 24{,}495 = 2{,}0158\mathrm{e}{-3}\ \text{м}^3/\text{с}$$то есть около 120,95 литра в минуту.
Частые вопросы
Это точный результат? Нет. Это идеализированная оценка. Реальный расход снижается из-за трения о стенки по всей длине шланга, фитингов и перепада высот — простая модель истечения через отверстие всё это не учитывает.
Какое давление подставлять? Берите манометрическое (избыточное) давление непосредственно на выходе шланга. В водопроводе обычно 2–6 бар, но при длинном или узком шланге давление падает.
Почему Cd так сильно влияет на результат? Коэффициент \(\text{C}_d\) напрямую масштабирует расход, поэтому насадок (высокий \(\text{C}_d\)) при том же давлении и диаметре даёт куда больший поток, чем простое отверстие с острой кромкой (низкий \(\text{C}_d\)).
