احسب معدل تدفق السوائل بالغالونات في الدقيقة (GPM) بناءً على قطر الأنبوب وسرعة التدفق. أساسي لتصميم السباكة والري والأنظمة الهيدروليكية.
احسب معدل التدفق بالجالونات في الدقيقة بناءً على قطر الأنبوب وسرعة التدفق.
يتم حساب معدل التدفق باستخدام الصيغة:
GPM = 2.448 × (diameter)² × velocity
تعتبر حاسبة معدل التدفق بالجالون في الدقيقة (GPM) أداة أساسية لتحديد حجم السائل الذي يتدفق عبر الأنبوب في وحدة الزمن. توفر هذه الحاسبة طريقة بسيطة لحساب معدلات التدفق بناءً على قطر الأنبوب وسرعة السائل. سواء كنت سباكًا يقوم بحساب نظام المياه السكني، أو مهندسًا يقوم بتصميم أنابيب صناعية، أو مالك منزل يحاول حل مشكلات تدفق المياه، فإن فهم GPM أمر بالغ الأهمية لضمان أنظمة نقل السوائل فعالة وفعالة. تبسط حاسبتنا هذه العملية من خلال تطبيق صيغة معدل التدفق القياسية لتقديم قياسات GPM دقيقة مع الحد الأدنى من متطلبات الإدخال.
GPM، أو جالون في الدقيقة، هو وحدة قياس قياسية لمعدل تدفق السوائل في الولايات المتحدة وبعض الدول الأخرى التي تستخدم نظام القياس الإمبراطوري. يمثل حجم السائل (بالجالونات) الذي يمر عبر نقطة معينة في نظام خلال دقيقة واحدة. تعتبر هذه القياس ضرورية من أجل:
فهم GPM لنظامك أمر ضروري لضمان توصيل المياه أو السوائل الأخرى بمعدل مناسب لاستخدامها المقصود، سواء كان ذلك لتزويد منزل، أو ري حقل، أو تبريد معدات صناعية.
يمكن حساب معدل التدفق بالجالون في الدقيقة باستخدام الصيغة التالية:
حيث:
تم اشتقاق هذه الصيغة من معادلة معدل التدفق الأساسية:
حيث:
بالنسبة لأنبوب دائري، تكون المساحة هي:
لتحويل ذلك إلى الجالونات في الدقيقة عندما يكون القطر بالبوصات والسرعة بالقدم في الثانية:
تبسيط:
وهذا يعطينا ثابته 2.448، الذي يجمع جميع عوامل التحويل اللازمة للتعبير عن النتيجة بالجالونات في الدقيقة.
استخدام حاسبة معدل التدفق بالجالون في الدقيقة لدينا بسيط وسهل:
أدخل قطر الأنبوب: أدخل القطر الداخلي لأنبوبك بالبوصات. هذا هو القطر الداخلي الفعلي حيث يتدفق السائل، وليس القطر الخارجي للأنبوب.
أدخل سرعة التدفق: أدخل سرعة السائل بالقدم في الثانية. إذا كنت لا تعرف السرعة ولكن لديك قياسات أخرى، انظر إلى قسم الأسئلة الشائعة لدينا للحصول على طرق حساب بديلة.
اضغط على حساب: ستقوم الحاسبة تلقائيًا بمعالجة مدخلاتك وعرض معدل التدفق بالجالونات في الدقيقة.
راجع النتائج: سيتم عرض GPM المحسوب، بالإضافة إلى تمثيل بصري للتدفق لفهم أفضل.
انسخ أو شارك النتائج: يمكنك بسهولة نسخ النتائج لسجلاتك أو لمشاركتها مع الزملاء.
دعنا نمر عبر حساب عينة:
باستخدام الصيغة: GPM = 2.448 × D² × V GPM = 2.448 × 2² × 5 GPM = 2.448 × 4 × 5 GPM = 48.96
لذلك، فإن معدل التدفق هو تقريبًا 48.96 جالون في الدقيقة.
تتمتع حاسبة GPM بالعديد من التطبيقات العملية عبر مختلف الصناعات والسيناريوهات:
يعمل مهندس المناظر الطبيعية على تصميم نظام ري لممتلكات تجارية. يحتوي خط الإمداد الرئيسي على قطر 1.5 بوصة، ويتدفق الماء بسرعة 4 أقدام في الثانية. باستخدام حاسبة GPM:
GPM = 2.448 × 1.5² × 4 GPM = 2.448 × 2.25 × 4 GPM = 22.03
مع توفر حوالي 22 GPM، يمكن للمهندس الآن تحديد عدد مناطق الري التي يمكن تشغيلها في نفس الوقت واختيار رؤوس الرش المناسبة بناءً على متطلبات التدفق الفردية.
بينما تستخدم حاسبتنا قطر الأنبوب والسرعة، هناك طرق أخرى لقياس أو تقدير معدل التدفق:
القياس المباشر باستخدام عدادات التدفق هو الطريقة الأكثر دقة. الأنواع تشمل:
لأنظمة أصغر:
استخدام قياسات الضغط وخصائص الأنبوب لتقدير التدفق باستخدام معادلات هازن-ويليامز أو دارسي-وايشباخ.
تطور قياس تدفق السوائل بشكل كبير على مر التاريخ البشري:
طورت الحضارات القديمة طرقًا بدائية لقياس تدفق المياه للري وأنظمة توزيع المياه:
أصبحت وحدة الجالون في الدقيقة (GPM) موحدة في الولايات المتحدة مع تطور أنظمة السباكة واحتياجها لطرق قياس متسقة:
اليوم، لا يزال GPM هو قياس معدل التدفق القياسي في السباكة الأمريكية، والري، والعديد من التطبيقات الصناعية، بينما يستخدم معظم العالم اللترات في الدقيقة (LPM) أو الأمتار المكعبة في الساعة (م³/ساعة).
GPM (جالون في الدقيقة) يقيس حجم المياه المتدفق عبر أنبوب في الدقيقة، بينما ضغط المياه (عادة ما يقاس بالضغط الجوي - PSI) يشير إلى القوة التي يتم دفع المياه بها عبر الأنبوب. على الرغم من ارتباطهما، إلا أنهما قياسات مختلفة. يمكن أن يكون للنظام ضغط عالٍ ولكن تدفق منخفض (مثل تسرب صغير)، أو تدفق مرتفع مع ضغط منخفض نسبيًا (مثل نهر مفتوح).
تشمل التحويلات الشائعة:
يتطلب المنزل السكني النموذجي حوالي:
تمتلك التركيبات المحددة متطلباتها الخاصة:
يؤثر نوع الأنبوب على معدل التدفق من خلال معامل الخشونة الداخلي:
يمكن أن تتسبب الأنابيب غير الكافية في عدة مشاكل:
يمكنك تقدير سرعة التدفق باستخدام هذه الطرق:
نعم، تؤثر درجة حرارة المياه على الكثافة واللزوجة، مما يمكن أن يؤثر على خصائص التدفق:
تعتبر صيغة GPM (2.448 × D² × V) دقيقة لـ:
قد تقل الدقة بسبب:
تم معايرة هذه الحاسبة للمياه. بالنسبة للسوائل الأخرى:
تختلف قيم السرعة الموصى بها حسب التطبيق:
يمكن أن تتسبب السرعات المرتفعة جدًا في:
إليك أمثلة حول كيفية حساب GPM في لغات البرمجة المختلفة:
1' صيغة Excel لحساب GPM
2=2.448*B2^2*C2
3
4' دالة Excel VBA
5Function CalculateGPM(diameter As Double, velocity As Double) As Double
6 If diameter <= 0 Then
7 CalculateGPM = CVErr(xlErrValue)
8 ElseIf velocity < 0 Then
9 CalculateGPM = CVErr(xlErrValue)
10 Else
11 CalculateGPM = 2.448 * diameter ^ 2 * velocity
12 End If
13End Function
14
1def calculate_gpm(diameter_inches, velocity_ft_per_sec):
2 """
3 حساب معدل التدفق بالجالونات في الدقيقة (GPM)
4
5 Args:
6 diameter_inches: قطر الأنبوب الداخلي بالبوصات
7 velocity_ft_per_sec: سرعة التدفق بالأقدام في الثانية
8
9 Returns:
10 معدل التدفق بالجالونات في الدقيقة
11 """
12 if diameter_inches <= 0:
13 raise ValueError("يجب أن يكون القطر أكبر من الصفر")
14 if velocity_ft_per_sec < 0:
15 raise ValueError("لا يمكن أن تكون السرعة سلبية")
16
17 gpm = 2.448 * (diameter_inches ** 2) * velocity_ft_per_sec
18 return round(gpm, 2)
19
20# مثال على الاستخدام
21try:
22 pipe_diameter = 2.0 # بوصات
23 flow_velocity = 5.0 # أقدام في الثانية
24 flow_rate = calculate_gpm(pipe_diameter, flow_velocity)
25 print(f"معدل التدفق: {flow_rate} GPM")
26except ValueError as e:
27 print(f"خطأ: {e}")
28
1/**
2 * حساب معدل التدفق بالجالونات في الدقيقة (GPM)
3 * @param {number} diameterInches - قطر الأنبوب الداخلي بالبوصات
4 * @param {number} velocityFtPerSec - سرعة التدفق بالأقدام في الثانية
5 * @returns {number} معدل التدفق بالجالونات في الدقيقة
6 */
7function calculateGPM(diameterInches, velocityFtPerSec) {
8 if (diameterInches <= 0) {
9 throw new Error("يجب أن يكون القطر أكبر من الصفر");
10 }
11 if (velocityFtPerSec < 0) {
12 throw new Error("لا يمكن أن تكون السرعة سلبية");
13 }
14
15 const gpm = 2.448 * Math.pow(diameterInches, 2) * velocityFtPerSec;
16 return parseFloat(gpm.toFixed(2));
17}
18
19// مثال على الاستخدام
20try {
21 const pipeDiameter = 2.0; // بوصات
22 const flowVelocity = 5.0; // أقدام في الثانية
23 const flowRate = calculateGPM(pipeDiameter, flowVelocity);
24 console.log(`معدل التدفق: ${flowRate} GPM`);
25} catch (error) {
26 console.error(`خطأ: ${error.message}`);
27}
28
1/**
2 * فئة مساعدة لحساب معدلات التدفق
3 */
4public class FlowCalculator {
5
6 /**
7 * حساب معدل التدفق بالجالونات في الدقيقة (GPM)
8 *
9 * @param diameterInches قطر الأنبوب الداخلي بالبوصات
10 * @param velocityFtPerSec سرعة التدفق بالأقدام في الثانية
11 * @return معدل التدفق بالجالونات في الدقيقة
12 * @throws IllegalArgumentException إذا كانت المدخلات غير صحيحة
13 */
14 public static double calculateGPM(double diameterInches, double velocityFtPerSec) {
15 if (diameterInches <= 0) {
16 throw new IllegalArgumentException("يجب أن يكون القطر أكبر من الصفر");
17 }
18 if (velocityFtPerSec < 0) {
19 throw new IllegalArgumentException("لا يمكن أن تكون السرعة سلبية");
20 }
21
22 double gpm = 2.448 * Math.pow(diameterInches, 2) * velocityFtPerSec;
23 // تقريب إلى منزلتين عشريتين
24 return Math.round(gpm * 100.0) / 100.0;
25 }
26
27 public static void main(String[] args) {
28 try {
29 double pipeDiameter = 2.0; // بوصات
30 double flowVelocity = 5.0; // أقدام في الثانية
31 double flowRate = calculateGPM(pipeDiameter, flowVelocity);
32 System.out.printf("معدل التدفق: %.2f GPM%n", flowRate);
33 } catch (IllegalArgumentException e) {
34 System.err.println("خطأ: " + e.getMessage());
35 }
36 }
37}
38
1#include <iostream>
2#include <cmath>
3#include <stdexcept>
4#include <iomanip>
5
6/**
7 * حساب معدل التدفق بالجالونات في الدقيقة (GPM)
8 *
9 * @param diameterInches قطر الأنبوب الداخلي بالبوصات
10 * @param velocityFtPerSec سرعة التدفق بالأقدام في الثانية
11 * @return معدل التدفق بالجالونات في الدقيقة
12 * @throws std::invalid_argument إذا كانت المدخلات غير صحيحة
13 */
14double calculateGPM(double diameterInches, double velocityFtPerSec) {
15 if (diameterInches <= 0) {
16 throw std::invalid_argument("يجب أن يكون القطر أكبر من الصفر");
17 }
18 if (velocityFtPerSec < 0) {
19 throw std::invalid_argument("لا يمكن أن تكون السرعة سلبية");
20 }
21
22 double gpm = 2.448 * std::pow(diameterInches, 2) * velocityFtPerSec;
23 return gpm;
24}
25
26int main() {
27 try {
28 double pipeDiameter = 2.0; // بوصات
29 double flowVelocity = 5.0; // أقدام في الثانية
30
31 double flowRate = calculateGPM(pipeDiameter, flowVelocity);
32
33 std::cout << std::fixed << std::setprecision(2);
34 std::cout << "معدل التدفق: " << flowRate << " GPM" << std::endl;
35 } catch (const std::exception& e) {
36 std::cerr << "خطأ: " << e.what() << std::endl;
37 return 1;
38 }
39
40 return 0;
41}
42
1using System;
2
3public class FlowCalculator
4{
5 /// <summary>
6 /// حساب معدل التدفق بالجالونات في الدقيقة (GPM)
7 /// </summary>
8 /// <param name="diameterInches">قطر الأنبوب الداخلي بالبوصات</param>
9 /// <param name="velocityFtPerSec">سرعة التدفق بالأقدام في الثانية</param>
10 /// <returns>معدل التدفق بالجالونات في الدقيقة</returns>
11 /// <exception cref="ArgumentException">يتم طرحها عند عدم صحة المدخلات</exception>
12 public static double CalculateGPM(double diameterInches, double velocityFtPerSec)
13 {
14 if (diameterInches <= 0)
15 {
16 throw new ArgumentException("يجب أن يكون القطر أكبر من الصفر");
17 }
18 if (velocityFtPerSec < 0)
19 {
20 throw new ArgumentException("لا يمكن أن تكون السرعة سلبية");
21 }
22
23 double gpm = 2.448 * Math.Pow(diameterInches, 2) * velocityFtPerSec;
24 return Math.Round(gpm, 2);
25 }
26
27 public static void Main()
28 {
29 try
30 {
31 double pipeDiameter = 2.0; // بوصات
32 double flowVelocity = 5.0; // أقدام في الثانية
33
34 double flowRate = CalculateGPM(pipeDiameter, flowVelocity);
35 Console.WriteLine($"معدل التدفق: {flowRate} GPM");
36 }
37 catch (ArgumentException e)
38 {
39 Console.Error.WriteLine($"خطأ: {e.Message}");
40 }
41 }
42}
43
يوفر الجدول التالي قيم GPM الشائعة لمختلف التطبيقات لمساعدتك في تفسير نتائج حسابك:
التطبيق | نطاق GPM النموذجي | ملاحظات |
---|---|---|
صنبور حوض الحمام | 1.0 - 2.2 | الصنابير الحديثة التي توفر المياه تكون في الطرف الأدنى |
صنبور المطبخ | 1.5 - 2.5 | قد تحتوي الرشاشات القابلة للسحب على معدلات تدفق مختلفة |
رأس الدش | 1.5 - 3.0 | تحدد اللوائح الفيدرالية الحد الأقصى بـ 2.5 GPM |
صنبور حوض الاستحمام | 4.0 - 7.0 | تدفق أعلى لملء الحوض بشكل أسرع |
مرحاض | 3.0 - 5.0 | تدفق لحظي أثناء دورة الشطف |
غسالة الصحون | 2.0 - 4.0 | تدفق أثناء دورات الملء |
غسالة الملابس | 4.0 - 5.0 | تدفق أثناء دورات الملء |
خرطوم الحديقة (⅝") | 9.0 - 17.0 | تختلف حسب ضغط المياه |
رشاش الحديقة | 2.0 - 5.0 | لكل رأس رش |
صنبور الإطفاء | 500 - 1500 | لعمليات مكافحة الحرائق |
خدمة المياه السكنية | 6.0 - 12.0 | إمداد المنزل النموذجي |
مبنى تجاري صغير | 20.0 - 100.0 | يعتمد على حجم المبنى والاستخدام |
الجمعية الأمريكية لمياه الشرب. (2021). عدادات المياه - الاختيار والتركيب والاختبار والصيانة (دليل AWWA M6).
الجمعية الأمريكية لمهندسي السباكة. (2020). دليل تصميم هندسة السباكة، المجلد 2. ASPE.
لينديبرغ، م. ر. (2018). دليل مرجع الهندسة المدنية لامتحان PE. منشورات مهنية، Inc.
الرابطة الدولية للسباكة والميكانيكا. (2021). كود السباكة الموحد.
سينجل، ي. أ.، & سيمبالا، ج. م. (2017). ميكانيكا السوائل: الأساسيات والتطبيقات. ماكغرو هيل للتعليم.
وزارة الطاقة الأمريكية. (2022). كفاءة الطاقة والطاقة المتجددة: كفاءة المياه. https://www.energy.gov/eere/water-efficiency
وكالة حماية البيئة. (2021). برنامج WaterSense. https://www.epa.gov/watersense
جمعية الري. (2020). أساسيات الري. جمعية الري.
وصف ميتا: احسب معدل تدفق السوائل بالجالونات في الدقيقة (GPM) باستخدام حاسبتنا السهلة الاستخدام. أدخل قطر الأنبوب وسرعة التدفق لتحديد معدلات التدفق الدقيقة للسباكة، والري، والتطبيقات الصناعية.
اكتشف المزيد من الأدوات التي قد تكون مفيدة لسير عملك