这个计算器能做什么
储罐容积与液位计算器可以为储罐算出两个关键数据:储罐装满时的总容量,以及当液体只装到某个测量深度时的实际液体容积。它支持七种常见形状——卧式圆柱、立式圆柱、矩形(方箱)、卧式椭圆和立式椭圆(跑道形横截面),以及卧式胶囊和立式胶囊(即两端带半球封头的圆柱)。这套算法完全基于几何原理,因此适用于世界任何地方;唯一与地区相关的细节是:计算结果会同时并排显示美制加仑和英制加仑,并附带升、立方米、美制夸脱和立方英尺等多种单位。
使用方法
先选择储罐类型,再填入对应形状所需的尺寸。每个尺寸都配有独立的单位下拉菜单(英寸、英尺、码、毫米、厘米或米),因此你可以自由混用不同单位——计算器内部会统一换算成米。对于圆柱和胶囊,"长度(\(l\))"指轴向长度,"直径(\(d\))"指圆截面的大小;其中胶囊的长度仅指中间直筒段(两端封头会另外加上)。矩形储罐则填入长、宽、高。椭圆储罐的宽度是整体的长边尺寸,并且必须不小于直径。最后,你可以选填"液位深度(\(f\))",即从罐底竖直向上量到液面的高度,用来查看当前罐内有多少液体。
公式解析
装满的卧式圆柱容积为 $$V = \pi r^2 l.$$ 当只装了一部分时,液体形成一个圆缺,其横截面积为 $$r^2 \cdot \arccos\!\frac{r - f}{r} - (r - f)\cdot\sqrt{2rf - f^2};$$ 把这个面积乘以长度即得液体容积。立式储罐相当于一个高度更矮的同形棱柱,矩形则为长 \(\times\) 宽 \(\times\) 深,胶囊储罐还需为两端的圆弧封头加上一段球冠容积 $$\frac{\pi f^2(3r - f)}{3}.$$
实例演算
一个长 10 英尺、直径 6 英尺的卧式圆柱储罐,液位高 3 英尺(正好半满)。总容量 $$= \pi \times 3^2 \times 10 = 282.74 \text{ 立方英尺} \approx 2{,}115 \text{ 美制加仑 } (8{,}006 \text{ 升}).$$ 在半液位高度时,圆缺面积正好等于整圆的一半,因此液体容积也恰好是总容量的一半:141.37 立方英尺 \(\approx\) 1,058 美制加仑。
常见问题
美制加仑和英制加仑有什么区别?1 英制加仑约等于 1.201 美制加仑,所以对于同样的体积,英制加仑的数值总是更小。
液位深度该从哪里量起?按储罐实际摆放的姿态,从罐体最底部竖直向上量到液面即可。
为什么椭圆和胶囊的结果是近似值?它们采用精确的跑道形和球冠几何公式计算;但实际储罐可能存在焊缝、壁厚或非标准封头,会让真实容量略有出入。