什麼是體積流量?
體積流量(Q)是指單位時間內,流體通過某一截面的體積大小。它是流體力學、水電配管、暖通空調(HVAC)、液壓系統與製程工程中的基本概念。最簡單的關係來自連續性原理:流量等於管道或渠道的截面積,乘以流體通過時的平均流速。
計算公式
核心方程式為 \(Q = A \cdot v\),其中:
$$Q = \text{Area (m}^2\text{)} \times \text{Velocity (m/s)}$$\(Q\) = 體積流量(m³/s)、\(A\) = 垂直於流動方向的截面積(m²)、\(v\) = 平均流速(m/s)。本計算器以 SI 國際單位制運算,結果以每秒立方公尺表示;為方便使用,我們也同步換算成每分鐘公升(\(\times 60{,}000\))與每分鐘美制加侖(\(\times 15{,}850.32\))。
如何使用本計算器
請以平方公尺輸入管道或風管的截面積,並以每秒公尺輸入平均流速。若是圓形管路,截面積可用 \(A = \pi \cdot r^2\) 計算,其中 \(r\) 為管內半徑。按下計算後,即可同時得到三種常用單位的流量結果。
範例試算
假設水流通過一條截面積為 0.05 m² 的管道,平均流速為 2 m/s,則 $$Q = 0.05 \times 2 = 0.1 \text{ m}^3/\text{s}$$ 換算後為:\(0.1 \times 60{,}000 = 6{,}000 \text{ L/min}\),以及 \(0.1 \times 15{,}850.32 \approx 1{,}585 \text{ GPM}\)。
常見問題
圓形管路的截面積怎麼算?使用 \(A = \pi \times (\text{直徑}/2)^2\)。以直徑 0.2 m 的管路為例,\(A = \pi \times 0.1^2 \approx 0.0314 \text{ m}^2\)。
該採用哪一種流速?請使用整個截面的平均流速,而非中心線的尖峰流速;在層流狀態下,中心線流速會明顯偏高。
這有考慮摩擦或紊流嗎?沒有。\(Q = A \cdot v\) 是理想的連續性關係式。壓力損失與摩擦阻力需要額外的方程式(例如 Darcy-Weisbach 達西—魏斯巴赫公式)來計算。