这个计算器能做什么
当你已知体积流量(以美制加仑/分钟 GPM 表示)和管道内径(以英寸表示)时,本工具可计算流体在圆形管道内流动的平均流速。流速是管道选型的关键依据,可帮助你避免管壁冲蚀和水锤现象,并核查系统是否处于推荐流速范围内(水通常建议为 5–8 ft/s)。请注意,GPM 是美制单位(美制加仑),与英制加仑不同,主要用于北美管道工程,国内项目多采用 m³/h 或 L/s,换算后同样适用本公式。
使用方法
输入以 GPM 表示的流量和以英寸表示的管道内径,即可读出以英尺/秒(ft/s)为单位的流速(同时给出 m/s 的公制换算值)。为保证结果准确,请使用管道内径,而非公称管径。
公式详解
流速等于流量除以横截面积:$$v = \frac{Q}{\frac{\pi}{4} \cdot D^{2}}$$为保持单位一致,需将 GPM 换算为立方英尺/秒(1 加仑 = 0.13368 ft³,再除以 60 秒),并将管径由英寸换算为英尺(÷12)。圆形截面积为 \(\frac{\pi}{4} \cdot D^{2}\)。流量除以面积即得到以 ft/s 为单位的流速。
计算示例
以 2 英寸管道、流量 50 GPM 为例:$$Q = 50 \times \frac{0.13368}{60} = 0.11140 \ \text{ft}^3/\text{s}$$管径 = \(\frac{2}{12} = 0.16667 \ \text{ft}\),因此截面积 $$A = \frac{\pi}{4} \times 0.16667^{2} = 0.021817 \ \text{ft}^2$$流速 $$v = \frac{0.11140}{0.021817} \approx 5.11 \ \text{ft/s}$$(约合 1.56 m/s)。
常见问题
应该用公称管径还是实际内径?务必使用实际内径。对于大多数管道规格(schedule),实际内径都小于公称尺寸。
流速多高算太高?对于供水管路,水的流速一般应控制在 5–8 ft/s 以内,以减少噪音、冲蚀和压力损失。
对任何液体都适用吗?适用。流速只取决于流量和截面积,因此同一公式适用于任何液体;不过不同黏度的液体,其压力损失表现会有所差异。