這個計算器的用途
當你知道流體的體積流量(以美制每分鐘加侖 GPM 表示)以及圓形管路的管內徑(以英吋表示)時,這個工具可以算出流體在管內流動的平均流速。流速是管路選型的關鍵依據,有助於避免管壁沖蝕或水錘現象,並確認系統運轉是否落在建議的流速範圍內(水通常為 5~8 ft/s)。
提醒:本工具採用美制單位(GPM、英吋、ft/s),常見於北美的水管與管路設計。台灣或其他地區多使用公制(L/min、mm、m/s),計算結果會同步附上 m/s 供對照。
使用方式
輸入以 GPM 為單位的流量,以及以英吋為單位的管內徑,即可讀出以每秒英尺(ft/s)表示的流速,並附公制 m/s 對照值。為求結果準確,請使用管內徑,而非管路的標稱尺寸。
公式說明
流速等於流量除以橫截面積:$$v = \frac{Q}{\frac{\pi}{4} \cdot D^{2}}$$為了讓單位一致,需先將 GPM 換算成每秒立方英尺(1 加侖 = 0.13368 ft³,再除以 60 秒),並把管徑由英吋換算成英尺(÷12)。圓形截面的面積為 \(\frac{\pi}{4} \cdot D^{2}\)。將流量除以面積,即可得到以 ft/s 為單位的流速。
範例試算
以 2 英吋管路、流量 50 GPM 為例:$$Q = 50 \times \frac{0.13368}{60} = 0.11140 \ \text{ft}^3/\text{s}$$管徑 = \(2/12 = 0.16667\) ft,因此面積 = $$\frac{\pi}{4} \times 0.16667^{2} = 0.021817 \ \text{ft}^2$$流速 = $$\frac{0.11140}{0.021817} \approx 5.11 \ \text{ft/s}$$(約 1.56 m/s)。
常見問題
該用標稱管徑還是實際管徑?請一律使用實際的管內徑。對大多數管路規格而言,實際內徑都會比標稱尺寸略小。
流速多高算太快?對水而言,供水管線的流速最好控制在約 5~8 ft/s 以內,以降低噪音、沖蝕與壓力損失。
這個公式適用於任何液體嗎?適用——流速只取決於流量與截面積,因此同一條公式可套用於任何液體;不過壓力損失的表現會因黏度不同而有差異。