什麼是臥式圓柱儲罐容積計算器?
這個工具能算出臥式圓柱儲罐內部含有多少液體——這類橫躺擺放的圓柱形容器,常見於燃油儲罐、蓄水槽、丙烷桶以及化學品儲存桶。由於儲罐是橫躺的,液面會在圓形截面上形成一條水平弦線,因此實際被液體填滿的區域是一塊弓形(圓缺)。整體容積就等於這塊弓形的面積乘以儲罐的長度。
使用方法
輸入儲罐的直徑、儲罐長度(也就是橫向的長邊尺寸),以及從罐底垂直量起的液體高度,接著選擇長度單位即可。計算器會回傳部分填充時的體積(以立方單位表示)、填充百分比、滿罐容量,並自動換算成公升與美制加侖。若想得到滿罐容量,只要把液體高度設成與直徑相等即可。
公式解析
當儲罐裝滿時,體積就是單純的 \(V = \pi \cdot r^{2} \cdot L\)。若只填充到高度 \(h\),液體的截面就是一塊弓形:
$$V = L\left[\,r^{2}\cos^{-1}\!\left(\frac{r-h}{r}\right) - (r-h)\sqrt{2rh-h^{2}}\,\right]$$其中 \(r\) 為半徑(直徑 ÷ 2)。當 \(h = r\)(半滿)時,反餘弦值等於 \(\pi/2\),算出來的體積剛好是滿罐的一半,與直覺完全相符。
實例演算
直徑 = 2 公尺,所以 \(r = 1\) 公尺;長度 \(L = 5\) 公尺;液體高度 \(h = 1\) 公尺(恰好半滿)。由於 \(h = r\),套入公式得 $$V = 5\cdot(1^{2}\cdot\cos^{-1}(0) - 0\cdot\sqrt{\ldots}) = 5\cdot(1\cdot 1.5708) = 7.854 \text{ m}^{3}$$ 滿罐容量為 \(\pi\cdot 1^{2}\cdot 5 = 15.708 \text{ m}^{3}\),因此目前填充率為 50%——對半滿的儲罐而言完全正確。換算下來就是 7,854 公升,約等於 2,074 美制加侖。
常見問題
該使用什麼單位?直徑、長度與高度只要使用同一種一致的長度單位即可,計算器會自動把體積換算成公升和加侖。
如果高度超過直徑會怎樣?高度會被限制在直徑上限,回傳的就是滿罐體積。
這個工具適用於立式儲罐嗎?不適用——直立的圓柱使用的公式是 \(V = \pi \cdot r^{2} \cdot h\)。本工具專門用於橫躺擺放的儲罐。