Calculeu la taxa de flux de fluid en galons per minut (GPM) en funció del diàmetre del tub i la velocitat de flux. Essencial per al disseny de fontaneria, irrigació i sistemes hidràulics.
Calcula la taxa de flux en galons per minut basada en el diàmetre del tub i la velocitat de flux.
La taxa de flux es calcula mitjançant la fórmula:
GPM = 2.448 × (diameter)² × velocity
La calculadora de taxa de flux en gallons per minute (GPM) és una eina essencial per determinar el volum de fluid que flueix a través d'un tub per unitat de temps. Aquesta calculadora proporciona un mètode senzill per calcular les taxes de flux basades en el diàmetre del tub i la velocitat del fluid. Tant si sou un fontaner que dimensiona un sistema d'aigua residencial, un enginyer que dissenya canonades industrials, o un propietari que resol problemes de flux d'aigua, entendre el GPM és crucial per assegurar sistemes de transport de fluids eficients i efectius. La nostra calculadora simplifica aquest procés aplicant la fórmula estàndard de taxa de flux per oferir mesures de GPM precises amb mínims requisits d'entrada.
El GPM, o gallons per minute, és una unitat de mesura estàndard per la taxa de flux de fluids als Estats Units i alguns altres països que utilitzen el sistema de mesura imperial. Representa el volum de fluid (en gallons) que passa a través d'un punt donat en un sistema durant un minut. Aquesta mesura és crítica per:
Entendre el GPM del vostre sistema és essencial per assegurar que l'aigua o altres fluids es lliuren a la taxa adequada per al seu ús previst, ja sigui subministrant una llar, irrigant un camp o refredant equipament industrial.
La taxa de flux en gallons per minute es pot calcular mitjançant la següent fórmula:
On:
Aquesta fórmula es deriva de l'equació bàsica de taxa de flux:
On:
Per a un tub circular, l'àrea és:
Per convertir això a gallons per minute quan el diàmetre és en polzades i la velocitat és en peus per segon:
Simplificant:
Això ens dóna la nostra constant de 2.448, que encapsula tots els factors de conversió necessaris per expressar el resultat en gallons per minute.
Utilitzar la nostra calculadora de taxa de flux en gallons per minute és senzill i directe:
Introduïu el Diàmetre del Tub: Introduïu el diàmetre interior del vostre tub en polzades. Aquest és el diàmetre interior real on flueix el fluid, no el diàmetre exterior del tub.
Introduïu la Velocitat del Flux: Introduïu la velocitat del fluid en peus per segon. Si no coneixeu la velocitat però teniu altres mesures, consulteu la nostra secció de preguntes freqüents per a mètodes de càlcul alternatius.
Feu clic a Calcular: La calculadora processarà automàticament les vostres entrades i mostrarà la taxa de flux en gallons per minute.
Reviseu els Resultats: El GPM calculat es mostrarà, juntament amb una representació visual del flux per a una millor comprensió.
Copieu o Compartiu els Resultats: Podeu copiar fàcilment els resultats per als vostres registres o per compartir amb companys.
Fem un recorregut a través d'un càlcul d'exemple:
Utilitzant la fórmula: GPM = 2.448 × D² × V GPM = 2.448 × 2² × 5 GPM = 2.448 × 4 × 5 GPM = 48.96
Per tant, la taxa de flux és aproximadament 48.96 gallons per minute.
La calculadora de GPM té nombroses aplicacions pràctiques a través de diverses indústries i escenaris:
Un arquitecte paisatgista està dissenyant un sistema d'irrigació per a una propietat comercial. La línia de subministrament principal té un diàmetre de 1.5 polzades i l'aigua flueix a 4 peus per segon. Utilitzant la calculadora de GPM:
GPM = 2.448 × 1.5² × 4 GPM = 2.448 × 2.25 × 4 GPM = 22.03
Amb aproximadament 22 GPM disponibles, l'arquitecte pot determinar quantes zones d'irrigació poden funcionar simultàniament i seleccionar les capçals d'aspersió adequades basades en els seus requisits de flux individuals.
Si bé la nostra calculadora utilitza el diàmetre del tub i la velocitat, hi ha altres maneres de mesurar o estimar la taxa de flux:
La mesura directa mitjançant mesuradors de flux és el mètode més precís. Els tipus inclouen:
Per a sistemes més petits:
Utilitzant mesuraments de pressió i característiques del tub per estimar el flux mitjançant les equacions de Hazen-Williams o Darcy-Weisbach.
La mesura del flux de fluids ha evolucionat significativament al llarg de la història humana:
Les primeres civilitzacions van desenvolupar mètodes rudimentaris per mesurar el flux d'aigua per a sistemes d'irrigació i distribució d'aigua:
La unitat gallons per minute (GPM) es va estandarditzar als Estats Units a mesura que els sistemes de fontaneria es van desenvolupar i requerien mètodes de mesura consistents:
Avui en dia, el GPM continua sent la mesura estàndard de taxa de flux en fontaneria, irrigació i moltes aplicacions industrials, mentre que gran part del món utilitza litres per minut (LPM) o metres cúbics per hora (m³/h).
GPM (Gallons Per Minute) mesura el volum d'aigua que flueix a través d'un tub per minut, mentre que la pressió d'aigua (normalment mesurada en PSI - lliures per polzada quadrada) indica la força amb la qual l'aigua és empesa a través del tub. Encara que estan relacionades, són mesures diferents. Un sistema pot tenir alta pressió però baix flux (com una fuga de punxó), o alt flux amb pressió relativament baixa (com un riu de gran amplada).
Les conversions comunes inclouen:
Una casa residencial típica requereix aproximadament:
Els accessoris específics tenen els seus propis requisits:
El material del tub afecta la taxa de flux a través del seu coeficient de rugositat interior:
Els tubs subdimensionats poden causar diversos problemes:
Podeu estimar la velocitat del flux mitjançant aquests mètodes:
Sí, la temperatura de l'aigua afecta la densitat i la viscositat, que poden impactar les característiques de flux:
La fórmula de GPM (2.448 × D² × V) és precisa per:
L'exactitud pot reduir-se per:
Aquesta calculadora està calibrada per a l'aigua. Per a altres fluids:
Les velocitats de flux recomanades varien segons l'aplicació:
Les velocitats que són massa altes poden causar:
Aquí teniu exemples de com calcular GPM en diversos llenguatges de programació:
1' Fórmula d'Excel per al càlcul de GPM
2=2.448*B2^2*C2
3
4' Funció VBA d'Excel
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
141def calculate_gpm(diameter_inches, velocity_ft_per_sec):
2 """
3 Calculeu la taxa de flux en gallons per minute (GPM)
4
5 Args:
6 diameter_inches: Diàmetre interior del tub en polzades
7 velocity_ft_per_sec: Velocitat del flux en peus per segon
8
9 Returns:
10 Taxa de flux en gallons per minute
11 """
12 if diameter_inches <= 0:
13 raise ValueError("El diàmetre ha de ser més gran que zero")
14 if velocity_ft_per_sec < 0:
15 raise ValueError("La velocitat no pot ser negativa")
16
17 gpm = 2.448 * (diameter_inches ** 2) * velocity_ft_per_sec
18 return round(gpm, 2)
19
20# Exemple d'ús
21try:
22 pipe_diameter = 2.0 # polzades
23 flow_velocity = 5.0 # peus per segon
24 flow_rate = calculate_gpm(pipe_diameter, flow_velocity)
25 print(f"Taxa de flux: {flow_rate} GPM")
26except ValueError as e:
27 print(f"Error: {e}")
281/**
2 * Calculeu la taxa de flux en gallons per minute (GPM)
3 * @param {number} diameterInches - Diàmetre interior del tub en polzades
4 * @param {number} velocityFtPerSec - Velocitat del flux en peus per segon
5 * @returns {number} Taxa de flux en gallons per minute
6 */
7function calculateGPM(diameterInches, velocityFtPerSec) {
8 if (diameterInches <= 0) {
9 throw new Error("El diàmetre ha de ser més gran que zero");
10 }
11 if (velocityFtPerSec < 0) {
12 throw new Error("La velocitat no pot ser negativa");
13 }
14
15 const gpm = 2.448 * Math.pow(diameterInches, 2) * velocityFtPerSec;
16 return parseFloat(gpm.toFixed(2));
17}
18
19// Exemple d'ús
20try {
21 const pipeDiameter = 2.0; // polzades
22 const flowVelocity = 5.0; // peus per segon
23 const flowRate = calculateGPM(pipeDiameter, flowVelocity);
24 console.log(`Taxa de flux: ${flowRate} GPM`);
25} catch (error) {
26 console.error(`Error: ${error.message}`);
27}
281/**
2 * Classe d'utilitat per calcular taxes de flux
3 */
4public class FlowCalculator {
5
6 /**
7 * Calculeu la taxa de flux en gallons per minute (GPM)
8 *
9 * @param diameterInches Diàmetre interior del tub en polzades
10 * @param velocityFtPerSec Velocitat del flux en peus per segon
11 * @return Taxa de flux en gallons per minute
12 * @throws IllegalArgumentException si les entrades són invàlides
13 */
14 public static double calculateGPM(double diameterInches, double velocityFtPerSec) {
15 if (diameterInches <= 0) {
16 throw new IllegalArgumentException("El diàmetre ha de ser més gran que zero");
17 }
18 if (velocityFtPerSec < 0) {
19 throw new IllegalArgumentException("La velocitat no pot ser negativa");
20 }
21
22 double gpm = 2.448 * Math.pow(diameterInches, 2) * velocityFtPerSec;
23 // Arrodonir a 2 decimals
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; // polzades
30 double flowVelocity = 5.0; // peus per segon
31
32 double flowRate = calculateGPM(pipeDiameter, flowVelocity);
33 System.out.printf("Taxa de flux: %.2f GPM%n", flowRate);
34 } catch (IllegalArgumentException e) {
35 System.err.println("Error: " + e.getMessage());
36 }
37 }
38}
391#include <iostream>
2#include <cmath>
3#include <stdexcept>
4#include <iomanip>
5
6/**
7 * Calculeu la taxa de flux en gallons per minute (GPM)
8 *
9 * @param diameterInches Diàmetre interior del tub en polzades
10 * @param velocityFtPerSec Velocitat del flux en peus per segon
11 * @return Taxa de flux en gallons per minute
12 * @throws std::invalid_argument si les entrades són invàlides
13 */
14double calculateGPM(double diameterInches, double velocityFtPerSec) {
15 if (diameterInches <= 0) {
16 throw std::invalid_argument("El diàmetre ha de ser més gran que zero");
17 }
18 if (velocityFtPerSec < 0) {
19 throw std::invalid_argument("La velocitat no pot ser negativa");
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; // polzades
29 double flowVelocity = 5.0; // peus per segon
30
31 double flowRate = calculateGPM(pipeDiameter, flowVelocity);
32
33 std::cout << std::fixed << std::setprecision(2);
34 std::cout << "Taxa de flux: " << flowRate << " GPM" << std::endl;
35 } catch (const std::exception& e) {
36 std::cerr << "Error: " << e.what() << std::endl;
37 return 1;
38 }
39
40 return 0;
41}
421using System;
2
3public class FlowCalculator
4{
5 /// <summary>
6 /// Calculeu la taxa de flux en gallons per minute (GPM)
7 /// </summary>
8 /// <param name="diameterInches">Diàmetre interior del tub en polzades</param>
9 /// <param name="velocityFtPerSec">Velocitat del flux en peus per segon</param>
10 /// <returns>Taxa de flux en gallons per minute</returns>
11 /// <exception cref="ArgumentException">Llançada quan les entrades són invàlides</exception>
12 public static double CalculateGPM(double diameterInches, double velocityFtPerSec)
13 {
14 if (diameterInches <= 0)
15 {
16 throw new ArgumentException("El diàmetre ha de ser més gran que zero");
17 }
18 if (velocityFtPerSec < 0)
19 {
20 throw new ArgumentException("La velocitat no pot ser negativa");
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; // polzades
32 double flowVelocity = 5.0; // peus per segon
33
34 double flowRate = CalculateGPM(pipeDiameter, flowVelocity);
35 Console.WriteLine($"Taxa de flux: {flowRate} GPM");
36 }
37 catch (ArgumentException e)
38 {
39 Console.Error.WriteLine($"Error: {e.Message}");
40 }
41 }
42}
43La següent taula proporciona valors comuns de GPM per a diverses aplicacions per ajudar-vos a interpretar els vostres resultats de càlcul:
| Aplicació | Rango Típic de GPM | Notes |
|---|---|---|
| Aixeta de bany | 1.0 - 2.2 | Les aixetes modernes que estalvien aigua estan en l'extrem inferior |
| Aixeta de cuina | 1.5 - 2.5 | Les mànegues extraïbles poden tenir diferents taxes de flux |
| Capçal de dutxa | 1.5 - 3.0 | Les regulacions federals limiten a un màxim de 2.5 GPM |
| Aixeta de banyera | 4.0 - 7.0 | Flux més alt per a un ompliment més ràpid de la banyera |
| Vàter | 3.0 - 5.0 | Flux momentani durant el cicle de descàrrega |
| Rentaplats | 2.0 - 4.0 | Flux durant els cicles d'ompliment |
| Rentadora | 4.0 - 5.0 | Flux durant els cicles d'ompliment |
| Manguera de jardí (⅝") | 9.0 - 17.0 | Varía amb la pressió d'aigua |
| Aspersor de jardí | 2.0 - 5.0 | Per capçal d'aspersor |
| Hidrant | 500 - 1500 | Per a operacions de lluita contra incendis |
| Servei d'aigua residencial | 6.0 - 12.0 | Subministrament típic per a tota la casa |
| Edifici comercial petit | 20.0 - 100.0 | Depèn de la mida de l'edifici i l'ús |
American Water Works Association. (2021). Water Meters—Selection, Installation, Testing, and Maintenance (AWWA Manual M6).
American Society of Plumbing Engineers. (2020). Plumbing Engineering Design Handbook, Volume 2. ASPE.
Lindeburg, M. R. (2018). Civil Engineering Reference Manual for the PE Exam. Professional Publications, Inc.
International Association of Plumbing and Mechanical Officials. (2021). Uniform Plumbing Code.
Cengel, Y. A., & Cimbala, J. M. (2017). Fluid Mechanics: Fundamentals and Applications. McGraw-Hill Education.
U.S. Department of Energy. (2022). Energy Efficiency & Renewable Energy: Water Efficiency. https://www.energy.gov/eere/water-efficiency
Environmental Protection Agency. (2021). WaterSense Program. https://www.epa.gov/watersense
Irrigation Association. (2020). Irrigation Fundamentals. Irrigation Association.
Meta Descripció: Calculeu la taxa de flux de fluids en gallons per minute (GPM) amb la nostra calculadora fàcil d'utilitzar. Introduïu el diàmetre del tub i la velocitat per determinar taxes de flux precises per a aplicacions de fontaneria, irrigació i industrials.
Descobreix més eines que podrien ser útils per al teu flux de treball