什麼是水流量計算機?
這個計算機可以算出水(或任何不可壓縮流體)通過圓形管路時的體積流量。它運用了管路截面積與平均流速之間的連續性關係。只要輸入管子的內徑與流速,工具就會以多種常用單位呈現流量結果:立方公尺/秒、公升/秒、公升/分鐘、立方公尺/小時,以及美制加侖/分鐘(US GPM)。
如何使用
1. 以毫米(mm)量測管子的內徑(請量測管內孔徑,而非外徑)。2. 輸入以公尺/秒為單位的平均流速。3. 直接讀取你偏好單位的流量結果。本工具非常適合用於選定管徑、檢核泵浦出水量,以及估算灌溉、給排水與空調(HVAC)系統的輸送量。
公式說明
流量公式為 \(Q = A \times v\),其中 \(A\) 為管路內部截面積,\(v\) 為平均流速。對於圓形管路,\(A = \frac{\pi}{4} \times D^2\)。計算時會先把管徑由毫米換算成公尺再平方,因此面積會以 m² 表示,流量則以 m³/s 呈現。完整公式為:
$$Q = \frac{\pi}{4} \left(\frac{\text{Diameter (mm)}}{1000}\right)^2 \times \text{Velocity (m/s)}$$
再乘上各換算係數即可得到其他單位的數值(×1000 為 L/s、×60000 為 L/min、×3600 為 m³/h、×15850.3 為美制 GPM)。
實際範例
假設一條內徑 100 mm 的管子,以 2 m/s 的速度輸送水。首先 \(D = 0.1\ \text{m}\),所以
$$A = \frac{\pi}{4}(0.1)^2 = 0.0078540\ \text{m}^2$$
接著
$$Q = 0.0078540 \times 2 = 0.0157080\ \text{m}^3/\text{s}$$
換算後約等於 15.708 L/s、約 942.5 L/min、56.5 m³/h,或大約 249 美制 GPM。
常見問題
該用內徑還是外徑?一律使用內徑(管內孔徑)——那才是真正的過流面積。
適用於任何液體嗎?可以。\(Q = A \times v\) 適用於任何流體,因為幾何形狀並不會改變,差別只在於流速不同。
一般管路的流速大約多少?對於供水管路,1~2.5 m/s 是常見範圍。流速過高會造成噪音、管壁沖蝕,以及較大的壓力損失。