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輸入計算

數學公式

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結果

管內流速
5.11
英尺每秒(ft/s)
管路截面積 0.0218 ft²
流量 0.1114 cfs

這個計算機的用途

GPM 轉管內流速計算機可將以「每分鐘加侖數(GPM)」表示的體積流量,換算為圓形管路內的平均流速,單位為「英尺每秒(ft/s)」。這裡採用的是美制單位(GPM、吋、ft/s),常見於北美的給水與消防系統設計;若你在台灣或其他使用公制的地區施工,請留意當地多以 L/min、mm 與 m/s 為主,數值需另行換算。掌握流速對於管徑選型、避免管壁沖蝕、控制噪音與水錘現象,以及符合管路法規限值都相當關鍵——給水管路一般建議落在 5~8 ft/s 之間。

管道橫截面圖,顯示直徑及帶速度箭頭的水流方向
通過管道橫截面積的流量決定水的流速。

使用方式

輸入以 GPM 為單位的流量,以及管路的內徑(單位為吋,請使用實際內徑,而非公稱管徑)。計算機會立即回傳平均流速,並一併顯示管路的截面積,以及換算後的流量(立方英尺每秒)。

公式說明

常用的簡化公式為:

$$V = \frac{0.4085 \times \text{Flow Rate (GPM)}}{\text{Diameter (in)}^{2}}$$

常數 \(0.4085\) 將數個單位換算整合在一起。最原始的關係式其實是:流速 = 流量 ÷ 截面積。將 GPM 換算為立方英尺每秒(\(\times\, 0.133681 \div 60\)),再除以管路截面積(以平方英尺計為 \(\pi \cdot (d/24)^{2}\)),當直徑以吋為單位時,整體就會收斂為常數 \(0.4085\)。流速與直徑的平方成反比,因此管徑加倍時,流速會降為原本的四分之一。

展示在固定流量下管徑與水流速度成反比關係的示意圖
在相同GPM下,管徑越小,流速越高。

實際範例

假設有 50 GPM 的流量通過一條內徑 2 吋的管路:

$$V = \frac{0.4085 \times 50}{2^{2}} = \frac{20.425}{4} = \mathbf{5.106 \text{ ft/s}}$$。這個數值正好落在銅管與 PEX 給水管常見的建議範圍內。

常見問題

流速多高算太快?給水管路中流速若超過約 8 ft/s,可能造成管壁沖蝕、噪音與水錘現象。許多設計者會以 5~7 ft/s 為目標。

該用公稱管徑還是實際內徑?請務必使用實際內徑。標示「2 吋」的公稱管路,其實際內徑往往與 2.000 吋有所出入。

水以外的流體也適用嗎?適用——這項流速計算純屬幾何運算,只取決於流量與管路截面積,因此適用於任何不可壓縮液體。

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