Υπολογιστής Όγκου Δεξαμενής - Κυλινδρικές, Σφαιρικές & Ορθογώνιες Δεξαμενές

Τι είναι ένας υπολογιστής όγκου δεξαμενής;

Ένας υπολογιστής όγκου δεξαμενής υπολογίζει πόσο υγρό μπορεί να χωρέσει μια δεξαμενή, με βάση το σχήμα και τις διαστάσεις της. Το εργαλείο καλύπτει τα τρία σχήματα που χρησιμοποιούνται στις περισσότερες δεξαμενές αποθήκευσης: κυλίνδρους, σφαίρες και ορθογώνια παραλληλεπίπεδα.

Η γνώση του όγκου της δεξαμενής είναι σημαντική για την επιλογή δεξαμενής σωστού μεγέθους, τη σωστή δοσολογία χημικών και την εκτίμηση του χρόνου για τον οποίο θα επαρκέσει ένα αποθηκευμένο απόθεμα.

Τύποι υπολογισμού του όγκου δεξαμενής

Τύπος για κυλινδρική δεξαμενή

Μια κυλινδρική δεξαμενή έχει σχήμα σωλήνα, είτε τοποθετημένου όρθιου είτε ξαπλωμένου στο πλάι. Ο όγκος της είναι:

V = π × r² × h

Εδώ, r είναι η ακτίνα (το μισό της διαμέτρου) και h είναι το ύψος. Σε δεξαμενή που βρίσκεται στο πλάι, το h είναι το μήκος του σωλήνα.

Τύπος για σφαιρική δεξαμενή

Μια σφαιρική δεξαμενή έχει σχήμα μπάλας και μερικές φορές στηρίζεται σε πόδια. Ο όγκος της είναι:

V = (4/3) × π × r³

Εδώ, r είναι η ακτίνα, μετρούμενη από το κέντρο της σφαίρας έως το εσωτερικό τοίχωμα.

Τύπος για ορθογώνια δεξαμενή

Μια ορθογώνια δεξαμενή έχει σχήμα κιβωτίου. Ο όγκος της είναι:

V = l × w × h

Εδώ, l είναι το μήκος, w το πλάτος και h το ύψος.

Και για τα τρία σχήματα, μετρήστε το εσωτερικό της δεξαμενής και όχι το εξωτερικό. Το τοίχωμα της δεξαμενής καταλαμβάνει χώρο και μειώνει την ποσότητα υγρού που χωρά πραγματικά στο εσωτερικό.

Πώς υπολογίζεται ο όγκος μιας δεξαμενής

1. Επιλέξτε το σχήμα της δεξαμενής: κυλινδρικό, σφαιρικό ή ορθογώνιο.
2. Επιλέξτε μονάδα για τις διαστάσεις: μέτρα, εκατοστά, πόδια ή ίντσες.
3. Εισαγάγετε την ακτίνα (για κυλινδρικές ή σφαιρικές δεξαμενές) ή το μήκος και το πλάτος (για ορθογώνιες δεξαμενές).
4. Εισαγάγετε το ύψος (για κυλινδρικές ή ορθογώνιες δεξαμενές).
5. Επιλέξτε μονάδα για το αποτέλεσμα: κυβικά μέτρα, κυβικά πόδια, λίτρα ή γαλόνια.

Ο υπολογιστής μετατρέπει αυτόματα τις μονάδες και εμφανίζει αμέσως τον όγκο.

Λυμένο παράδειγμα

Μια κυλινδρική δεξαμενή έχει εσωτερική ακτίνα 1,5 μέτρα και ύψος 3 μέτρα.

V = π × 1,5² × 3 = π × 2,25 × 3 ≈ 21,21 κυβικά μέτρα

Αυτό αντιστοιχεί περίπου σε 21.206 λίτρα ή περίπου 5.602 γαλόνια ΗΠΑ.

Μετατροπή μεταξύ μονάδων όγκου

• 1 κυβικό μέτρο = 1.000 λίτρα
• 1 κυβικό μέτρο ≈ 264,17 γαλόνια ΗΠΑ
• 1 κυβικό πόδι (0,028 m³) ≈ 7,48 γαλόνια ΗΠΑ
• 1 κυβικό πόδι (0,028 m³) ≈ 28,32 λίτρα
• 1 γαλόνι ΗΠΑ ≈ 3,785 λίτρα

Το γαλόνι που χρησιμοποιείται εδώ είναι το υγρό γαλόνι ΗΠΑ, το οποίο αντιστοιχεί ακριβώς σε 231 κυβικές ίντσες (3.790 cm³) ή 3,785411784 λίτρα. Το αυτοκρατορικό γαλόνι που χρησιμοποιείται στο Ηνωμένο Βασίλειο είναι μεγαλύτερο, περίπου 4,546 λίτρα, επομένως τα δύο δεν είναι εναλλάξιμα. Το πόδι ορίζεται επίσης με ακρίβεια: 1 πόδι (0,3 m) ισούται με 0,3048 μέτρα, γεγονός που σημαίνει ότι 1 κυβικό πόδι (0,028 m³) ισούται ακριβώς με 0,028316846592 κυβικά μέτρα.

Ακριβής μέτρηση δεξαμενών

Τα μικρά σφάλματα μέτρησης αθροίζονται. Σε μια κυλινδρική δεξαμενή με ακτίνα 3 πόδια και ύψος 6 πόδια, ένα σφάλμα μόλις 1/8 ίντσας (3,2 mm) στην ακτίνα μεταβάλλει τον υπολογισμένο όγκο κατά περίπου 9 γαλόνια (34 L). Τα σφάλματα στο ύψος προκαλούν παρόμοιες αποκλίσεις, γι’ αυτό μετράτε προσεκτικά και χρησιμοποιείτε τις εσωτερικές διαστάσεις όπου είναι δυνατόν.

Το πάχος του τοιχώματος έχει επίσης σημασία. Ένα χαλύβδινο τοίχωμα πάχους 1/4 ίντσας (6,3 mm) καταλαμβάνει 1/4 ίντσα (6,3 mm) σε κάθε πλευρά της δεξαμενής, επομένως μειώνει την εσωτερική διάμετρο κατά περίπου μισή ίντσα σε σύγκριση με την εξωτερική διάμετρο. Σε δεξαμενές με παχύτερα τοιχώματα, όπως τα δοχεία υπό πίεση, η διαφορά είναι μεγαλύτερη και δεν πρέπει να αγνοείται.

Τα εσωτερικά εξαρτήματα μειώνουν ακόμη περισσότερο τον αξιοποιήσιμο χώρο. Διαφράγματα, σωλήνες, αναδευτήρες και κατασκευές στήριξης μπορούν να καταλαμβάνουν από 5 έως 10 τοις εκατό του γεωμετρικού όγκου μιας δεξαμενής. Οι παραπάνω τύποι δίνουν τον κενό γεωμετρικό όγκο· η πραγματική, αξιοποιήσιμη χωρητικότητα αποθήκευσης είναι συχνά κάπως μικρότερη.

Συνήθεις χρήσεις των υπολογισμών όγκου δεξαμενών

Αποθήκευση βρόχινου νερού. Ένα νοικοκυριό χρησιμοποιεί περίπου από 80 έως 100 γαλόνια (380 L) νερού ανά άτομο την ημέρα. Για τρεις ημέρες νερού έκτακτης ανάγκης, μια τετραμελής οικογένεια χρειάζεται περίπου από 1.000 έως 1.200 γαλόνια (4.540 L) αποθηκευτικού χώρου. Μια κυλινδρική δεξαμενή διαμέτρου 5 ποδιών (1,5 m) και ύψους 7 ποδιών (2,1 m) χωρά περίπου 1.030 γαλόνια (3.900 L), δηλαδή βρίσκεται μέσα σε αυτό το εύρος.

Υδατόπυργοι ύδρευσης. Οι φορείς ύδρευσης διαστασιολογούν τις υπερυψωμένες δεξαμενές ώστε να καλύπτουν τη μέγιστη ζήτηση και τις ανάγκες πυρόσβεσης, συνήθως για μία έως δύο ημέρες μέσης κατανάλωσης. Μια σφαιρική δεξαμενή χωρητικότητας 500.000 γαλονιών (1.900.000 L) έχει εσωτερική διάμετρο περίπου 50 ποδιών (15 m).

Αποθήκευση καυσίμων. Οι υπόγειες δεξαμενές στα πρατήρια καυσίμων χωρούν συνήθως από 10.000 έως 20.000 γαλόνια (76.000 L) ανά τύπο καυσίμου. Ρυθμιστικές αρχές, όπως η Υπηρεσία Προστασίας Περιβάλλοντος των ΗΠΑ, απαιτούν δευτερεύουσα συγκράτηση με χωρητικότητα τουλάχιστον 110 τοις εκατό του όγκου της μεγαλύτερης δεξαμενής.

Χημική και επεξεργασία τροφίμων. Οι αντιδραστήρες παρτίδας και οι δεξαμενές ζύμωσης χρειάζονται ακριβείς, γνωστούς όγκους, επειδή από αυτούς εξαρτώνται οι αναλογίες των αντιδράσεων και των συνταγών. Οι μηχανικοί διεργασιών συνήθως επαληθεύουν τον πραγματικό όγκο μιας δεξαμενής αντί να βασίζονται μόνο στο δηλωμένο μέγεθος του κατασκευαστή.

Συστήματα σηπτικών δεξαμενών. Οι τοπικοί οικοδομικοί κανονισμοί συνήθως απαιτούν για μια κατοικία τριών υπνοδωματίων σηπτική δεξαμενή χωρητικότητας από 1.000 έως 1.500 γαλόνια (5.680 L).

Περιορισμοί

Οι παραπάνω τύποι ισχύουν για απλούς κυλίνδρους, σφαίρες και ορθογώνια παραλληλεπίπεδα. Πολλές πραγματικές δεξαμενές είναι πιο σύνθετες.

• Συνδυασμένα σχήματα. Μια δεξαμενή με κυλινδρικό σώμα και στρογγυλεμένα (ημισφαιρικά) άκρα πρέπει να χωριστεί σε τμήματα, να υπολογιστεί κάθε τμήμα ξεχωριστά και έπειτα να προστεθούν τα αποτελέσματα.
• Μερική πλήρωση. Αυτός ο υπολογιστής δίνει τη συνολική χωρητικότητα και όχι τον όγκο σε συγκεκριμένο βάθος. Σε μια οριζόντια κυλινδρική δεξαμενή, ο όγκος δεν αυξάνεται γραμμικά με το βάθος, επειδή η εγκάρσια τομή είναι κυκλική και όχι ορθογώνια. Για τον υπολογισμό αυτού του όγκου χρειάζεται τριγωνομετρία.
• Δεξαμενές που δεν μπορούν να μετρηθούν απευθείας. Για υπόγειες ή σφραγισμένες δεξαμενές μπορεί να χρειάζονται άλλες μέθοδοι, όπως η μέτρηση του νερού που χρησιμοποιείται για την πλήρωσή τους ή η ανάθεση επαγγελματικής βαθμονόμησης.
• Νομική ή κανονιστική μέτρηση. Οι κλάδοι που μεταβιβάζουν την κυριότητα υγρών, όπως η αποθήκευση πετρελαιοειδών, απαιτούν γενικά πιστοποιημένη διακρίβωση δεξαμενών, γνωστή ως διακρίβωση με ταινία, και όχι έναν υπολογιστή γενικής χρήσης. Οι πίνακες διακρίβωσης με ταινία αντιστοιχίζουν τη στάθμη του υγρού στον όγκο ανά μικρά διαστήματα, σύμφωνα με πρότυπα όπως το Κεφάλαιο 2 του American Petroleum Institute και το ISO 7507.

Ιστορία

Ο υπολογισμός του όγκου ενός κυλίνδρου είναι παλιό πρόβλημα. Ο Μαθηματικός Πάπυρος του Ριντ, αιγυπτιακό έγγραφο που αντιγράφηκε περίπου το 1550 π.Χ., υπολογίζει τον όγκο κυλινδρικών αποθηκών σιτηρών στα προβλήματα 41 έως 43. Ο Έλληνας μαθηματικός Αρχιμήδης απέδειξε τον όγκο μιας σφαίρας περίπου το 225 π.Χ., στην πραγματεία του Περί σφαίρας και κυλίνδρου. Και οι δύο τύποι παραμένουν ίδιοι μέχρι σήμερα. Αυτό που άλλαξε είναι η ταχύτητα του υπολογισμού, από τους πίνακες και τους λογαριθμικούς κανόνες έως το άμεσο αποτέλεσμα σε ένα πρόγραμμα περιήγησης.

Συχνές ερωτήσεις

Τι είναι ένας υπολογιστής όγκου δεξαμενής;

Ένα εργαλείο που υπολογίζει πόσο χωρά μια δεξαμενή, με βάση το σχήμα και τις διαστάσεις της. Καλύπτει κυλινδρικές, σφαιρικές και ορθογώνιες δεξαμενές, με αποτελέσματα σε λίτρα, γαλόνια ΗΠΑ, κυβικά μέτρα ή κυβικά πόδια.

Πώς βρίσκω την ακτίνα μιας δεξαμενής;

Μετρήστε τη διάμετρο, δηλαδή την ευθεία απόσταση από τη μία πλευρά της δεξαμενής στην άλλη μέσω του κέντρου της, και έπειτα διαιρέστε διά δύο. Μια δεξαμενή με διάμετρο 6 πόδια έχει ακτίνα 3 πόδια.

Πρέπει να μετρώ τις εσωτερικές ή τις εξωτερικές διαστάσεις;

Τις εσωτερικές διαστάσεις. Το τοίχωμα της δεξαμενής καταλαμβάνει χώρο που δεν μπορεί να γεμίσει με υγρό, επομένως η χρήση των εξωτερικών διαστάσεων υπερεκτιμά την πραγματική χωρητικότητα.

Μπορεί αυτός ο υπολογιστής να διαχειριστεί μια δεξαμενή που είναι μόνο μερικώς γεμάτη;

Όχι. Δίνει τη συνολική χωρητικότητα της δεξαμενής. Για τον υπολογισμό του όγκου σε μερική στάθμη πλήρωσης, ιδίως σε οριζόντια κυλινδρική δεξαμενή, χρειάζεται ξεχωριστός τύπος, επειδή ο όγκος δεν αυξάνεται γραμμικά με το βάθος.

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ οριζόντιων και κατακόρυφων κυλινδρικών δεξαμενών;

Χρησιμοποιούν τον ίδιο τύπο. Σε μια κατακόρυφη δεξαμενή, το ύψος είναι η κατακόρυφη διάσταση. Σε μια οριζόντια δεξαμενή, το «ύψος» στον τύπο είναι στην πραγματικότητα το μήκος του σωλήνα που βρίσκεται στο πλάι.

Είναι το αποτέλεσμα αρκετά ακριβές για νομική ή κανονιστική χρήση;

Για σχεδιασμό και μελέτη, ναι. Για μεταβίβαση κυριότητας, ασφάλιση ή κανονιστικές υποβολές που αφορούν μεγάλες ή επικίνδυνες δεξαμενές, χρησιμοποιήστε πιστοποιημένη επαγγελματική βαθμονόμηση δεξαμενών.