透過 MCP 連接 →

輸入計算

數學公式

廣告

結果

估算流量
120.95
每分鐘公升數
流量(美制加侖/分鐘) 31.95 GPM
出水流速(m/s) 24.49 m/s
出水口面積(m²) 0.00013273 m2

這個計算器能做什麼

本工具運用托里切利(Torricelli)孔口理論,估算水從開放水管流出時的體積流量。只要輸入水管內徑、供水(錶壓)壓力與流量係數,即可換算出每分鐘公升數與每分鐘美制加侖數(GPM),同時顯示出水流速與出水口面積。無論是規劃灌溉、估算消防用水、選配水泵,還是排空泳池,都能派上用場。

使用方法

請以毫米(mm)輸入水管內徑、以巴(bar)輸入供水壓力,並填入流量係數(Cd)。銳緣孔口約為 0.62,平滑圓弧噴嘴可接近 0.8~0.98,一般花園水管出水口則大約落在 0.6~0.8 之間。設定完成後按下「計算」,即可看到估算流量。

公式解析

流量公式為 \(Q = \text{C}_d \times A \times \sqrt{2P/\rho}\)。其中 \(A\) 為截面積 \(\pi \cdot d^2/4\)(單位:平方公尺),\(P\) 為壓力(由巴換算為帕斯卡,\(1\ \text{bar} = 100{,}000\ \text{Pa}\)),\(\rho\) 為水的密度(\(1000\ \text{kg/m}^3\))。平方根那一項代表理想的托里切利流速,而 \(\text{C}_d\) 則用來反映水流經出水口時的實際損耗。

$$Q = \text{C}_d \cdot A \cdot \sqrt{\frac{2\,P}{\rho}} \times 60000$$ $$\text{where}\quad \left\{ \begin{aligned} A &= \frac{\pi}{4}\left(\frac{\text{Diameter (mm)}}{1000}\right)^{2} \\ P &= \text{Pressure (bar)} \times 10^{5} \\ \rho &= 1000\ \text{kg/m}^3 \end{aligned} \right.$$
軟管橫截面,顯示內徑、供給壓力、流動方向和出口速度
流量方程式中的關鍵量:內徑 d、供給壓力 P、流量 Q 和出口速度 v。

實例計算

以 13 mm 水管、3 bar 壓力、Cd 為 0.62 為例:\(A = \pi \times 0.013^2 / 4 = 1.32732\mathrm{e}{-4}\ \text{m}^2\)。流速 \(= \sqrt{2 \times 300000 / 1000} = 24.495\ \text{m/s}\)。\(Q = 0.62 \times 1.32732\mathrm{e}{-4} \times 24.495 = 2.0158\mathrm{e}{-3}\ \text{m}^3/\text{s}\),換算約等於每分鐘 120.95 公升。

常見問題

結果準確嗎?並非完全精準。這只是理想化的估算值。實際流量會因水管長度造成的管壁摩擦、接頭損耗與高低落差而減少,而這個簡化的孔口模型並未納入這些因素。

該用哪一個壓力數值?請使用水管出水口處可取得的錶壓壓力。家用自來水管路壓力通常在 2~6 bar 之間,但水管越長、越細,壓力下降就越明顯。

為什麼 Cd 的影響這麼大?因為 \(\text{C}_d\) 會直接等比例放大或縮小結果,所以在相同壓力與內徑下,噴嘴(高 Cd)的出水量會遠大於銳緣開口(低 Cd)。

最後更新: