功能說明
當水被泵送或經由管路往高處輸送時,每上升一英尺都會耗損一部分壓力。本計算器可將垂直高程變化換算成以磅每平方英寸(psi)表示的靜壓損失。其中 \(0.433\) psi/英尺 這個常數,代表標準狀態下一英尺高的清水柱所產生的壓力。
提醒:psi、英尺、bar 為英美工程界常用單位。台灣與多數國家慣用公制(公尺、bar、kg/cm²),若您的場合採用公制,計算前請先換算單位。
使用方式
輸入垂直高程變化(單位:英尺),也就是進水口與出水口之間的高度差,水平管路長度不計入。接著輸入流體的比重:清水請填 \(1.0\),海水或更高密度的液體可略高於 \(1.0\)。計算器會回傳以 psi 表示的壓力損失、對應的揚程(英尺),以及換算成 bar 的數值。
公式解析
核心公式為 $$\Delta P = 0.433 \times \text{SG} \times h$$ 其中 \(0.433\) 是由水的密度(62.4 lb/ft³)除以每平方英尺 144 平方英寸而得。水柱每升高一英尺,底部就增加 \(0.433\) psi 的壓力。再乘上比重(SG),即可依流體比水重或比水輕而調整結果。
實例演算
假設您需要將水沿山坡提升 150 英尺,流體比重為 \(1.0\)。壓力損失即為 $$0.433 \times 1.0 \times 150 = 64.95 \text{ psi}$$ 位於底部的泵浦在計入摩擦損失之前,就必須先克服這段靜壓揚程,因此光是要把水送到頂端(且出口剩餘壓力為零),泵浦至少需要約 65 psi。
常見問題
為什麼是 0.433 而不是 0.434?確切數值會隨水溫與密度而變動;而 \(0.433\) psi/英尺(及其倒數 \(2.31\) 英尺/psi)是工程上針對一般溫度清水普遍採用的標準值。
這個結果有包含摩擦損失嗎?沒有。這裡僅計算靜壓揚程。泵浦的總壓力還必須額外考量管路摩擦、各式接頭,以及出口端所需的剩餘壓力。
那往下坡流動的壓力增益呢?數值大小相同,只是方向相反,成為壓力增益。水往下降 100 英尺,會在較低處增加約 43.3 psi。