GPM પ્રવાહ દર કેલ્ક્યુલેટર - ગૅલન્સ પ્રति મિનિટ સાધન

GPM (ગૅલન પ્રતિ મિનિટ) શું છે?

GPM નો અર્થ ગૅલન પ્રતિ મિનિટ થાય છે. તે માપે છે કે એક મિનિટમાં પાઇપ, વાલ્વ અથવા ફિક્સ્ચરમાંથી કેટલું પાણી (અથવા અન્ય પ્રવાહી) પસાર થાય છે. યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સની પ્લમ્બિંગ, સિંચાઈ અને અગ્નિસુરક્ષા પ્રણાલીઓમાં GPM પ્રવાહનું પ્રમાણભૂત એકમ છે.

GPM દબાણથી અલગ છે. PSI (પાઉન્ડ પ્રતિ ચોરસ ઇંચ)માં માપવામાં આવતું દબાણ એ પાઇપમાંથી પાણીને ધકેલતું બળ છે. GPM વાસ્તવમાં પહોંચાડવામાં આવતું ઘનફળ છે. પાઇપ સાંકડી હોય તો લાઇનમાં દબાણ વધારે પરંતુ પ્રવાહ ઓછો હોઈ શકે છે, જ્યારે પાઇપ પહોળી હોય તો સામાન્ય દબાણે પ્રવાહ વધારે હોઈ શકે છે.

GPM પ્રવાહદરનું સૂત્ર

GPM પ્રવાહદરનું સૂત્ર પાઇપના આંતરિક વ્યાસ અને પાણીના વેગને પ્રવાહદરમાં રૂપાંતરિત કરે છે:

$\text{GPM} = 2.448 \times D^2 \times V$

• GPM – ગૅલન પ્રતિ મિનિટમાં પ્રવાહદર
• D – પાઇપનો આંતરિક વ્યાસ, ઇંચમાં
• V – પાણીનો વેગ, ફૂટ પ્રતિ સેકન્ડમાં
• 2.448 – એકમ-રૂપાંતરણ ગુણાંક, ચાર અંકો સુધી ગોળ કરેલો

અચળાંક ક્યાંથી આવે છે

પ્રવાહનો દર હંમેશા અનુપ્રસ્થ ક્ષેત્રફળ અને વેગના ગુણાકાર જેટલો હોય છે: Q = A × V. ગોળ પાઇપ માટે, ક્ષેત્રફળ A = π × (D/2)², એટલે (π/4) × D² ચોરસ ઇંચ. તેને પ્રતિ સેકન્ડ ઇંચમાં દર્શાવેલા વેગ (12 × V) અને પ્રતિ મિનિટ 60 સેકન્ડ વડે ગુણવાથી પ્રતિ મિનિટ ઘન ઇંચ મળે છે. એક US પ્રવાહી ગૅલન ચોક્કસપણે 231 ઘન ઇંચ (3,790 cm³) છે, તેથી 231 વડે ભાગવાથી ગૅલન પ્રતિ મિનિટ મળે છે. દરેક એકમ-પગલું એક જ ગુણાંકમાં સમાઈ જાય છે:

$\frac{\pi \times 12 \times 60}{4 \times 231} = \frac{60\pi}{77} = 2.44799\ldots$

હૅન્ડબુકોમાં તે ગુણાંકને 2.448 સુધી ગોળ કરવામાં આવે છે. આ કેલ્ક્યુલેટર અણગોળ કરેલી કિંમત વાપરે છે, તેથી દર્શાવેલા છેલ્લાં અંકમાં પરિણામ હાથથી કરેલી ગણતરી કરતાં અલગ હોઈ શકે છે. 10 ઇંચ પાઇપમાં 10 ફૂટ (3 મી) પ્રતિ સેકન્ડના વેગે પાણી વહે તો અહીં 2,447.99 GPM મળે છે, જ્યારે ગોળ કરેલા અચળાંક સાથે 2,448.00 મળે છે.

GPM ની ગણતરી કેવી રીતે કરવી

બે માપ જરૂરી છે.

આંતરિક વ્યાસ. પાઇપનો બહારનો નહીં, આંતરિક વ્યાસ માપો. પાઇપનું નામમાત્ર કદ હંમેશા તેનો વાસ્તવિક આંતરિક વ્યાસ હોતું નથી — નામમાત્ર 1 ઇંચ Schedule 40 સ્ટીલ પાઇપનો આંતરિક વ્યાસ આશરે 1.05 ઇંચ (2.67 સેમી) હોય છે, અને અલગ સામગ્રી તથા શેડ્યૂલમાં વધુ ફેરફાર જોવા મળે છે. ચોક્કસ આંકડા માટે ઉત્પાદકની સ્પેસિફિકેશન શીટ તપાસો.

વેગ. આ પ્રતિ સેકન્ડ ફૂટમાં પાણીની ઝડપ છે. ફ્લો મીટર તેને સીધો માપે છે. ફ્લો મીટર ન હોય તો નીચે વર્ણવેલી ડોલ પદ્ધતિથી પ્રવાહને બીજી રીતે માપી શકાય છે.

પ્રવાહદર GPMમાં મેળવવા માટે બંને આંકડા કેલ્ક્યુલેટરમાં દાખલ કરો.

ઉદાહરણ સાથે ગણતરી

2 ઇંચ પાઇપમાં પાણી 5 ફૂટ (1.5 મી) પ્રતિ સેકન્ડના વેગે વહે છે.

GPM = 2.448 × 2² × 5 = 2.448 × 4 × 5 = 48.96

પ્રવાહદર આશરે 49 ગૅલન (185 લિ) પ્રતિ મિનિટ છે.

બીજું ઉદાહરણ

3 ઇંચ ઠંડા પાણીની લાઇન 10 ફૂટ (3 મી) પ્રતિ સેકન્ડના વેગે ચાલે છે, જે વ્યાવસાયિક HVAC પાઇપિંગ માટેનો સામાન્ય વેગ છે.

GPM = 2.448 × 3² × 10 = 2.448 × 9 × 10 = 220.32

તે આશરે 220 GPM છે. વ્યાવસાયિક શીતલન પ્રણાલીઓનું કદ નક્કી કરતી વખતે દરેક ટન શીતલન ક્ષમતા માટે આશરે 2.4 ગૅલન (9.08 લિ) પ્રતિ મિનિટનો અનુભવાધારિત નિયમ ઘણીવાર વપરાય છે. આ દરે, 220 GPM આશરે 90 ટન (82 t) શીતલનને આધાર આપે છે.

ફ્લો મીટર વિના પ્રવાહ માપવો

ડોલ પદ્ધતિથી વ્યાસ અથવા વેગ અલગથી માપવાની જરૂર વિના પ્રવાહદર સીધો માપી શકાય છે.

1. જાણીતા કદનું પાત્ર, જેમ કે 5 ગૅલન ડોલ, પ્રવાહની નીચે મૂકો.
2. તે ભરાવા માટે લાગતો સમય મિનિટમાં માપો.
3. ઘનફળને સમય વડે ભાગો: GPM = ઘનફળ ÷ સમય.

જો ડોલ 45 સેકન્ડમાં (0.75 મિનિટમાં) ભરાય, તો પ્રવાહદર 5 ÷ 0.75 = 6.67 GPM છે. કદ અને સમય કાળજીપૂર્વક માપવામાં આવે તો આ પદ્ધતિ થોડા ટકા સુધી ચોક્કસ છે, પરંતુ તેનો ઉપયોગ ત્યાં જ થઈ શકે જ્યાં સમગ્ર પ્રવાહ એકત્રિત કરી શકાય, જેમ કે ખુલ્લા પાઇપના છેડા અથવા નળીમાં. મુખ્ય સૂત્રને ફરી ગોઠવીને તે માપને વેગમાં ફેરવી શકાય છે: V = GPM ÷ (2.448 × D²).

સૂત્ર ક્યારે લાગુ પડતું નથી

આ સૂત્ર સંપૂર્ણ ભરેલી ગોળ પાઇપમાંથી સ્થિર પરિસ્થિતિમાં વહેતા પાણીની ધારણા કરે છે.

• આંશિક રીતે ભરેલી પાઇપો. પાઇપ સંપૂર્ણ ભરેલી હોવી જોઈએ. અડધી ભરેલી ડ્રેન લાઇન સૂત્રની આગાહી કરતાં ઘણો ઓછો પ્રવાહ વહન કરે છે, કારણ કે અનુપ્રસ્થ ક્ષેત્રફળનો માત્ર એક ભાગ જ પ્રવાહી ધરાવે છે.
• ગોળ ન હોય તેવી પાઇપો. અંડાકાર, લંબચોરસ અથવા અનિયમિત ડક્ટ માટે અલગ ક્ષેત્રફળનું સૂત્ર જરૂરી છે.
• અસ્થિર પ્રવાહ. સૂત્ર સ્થિર વેગની ધારણા કરે છે. અચાનક વાલ્વ બંધ થવું (વૉટર હેમર) અથવા ચક્રિય પંપ માટે અલગ વિશ્લેષણ જરૂરી છે.
• ફિટિંગ્સની નજીક. એલ્બો, ટી અથવા વાલ્વ પછી તરત જ વેગ અસમાન હોય છે. કોઈપણ ફિટિંગથી પ્રવાહની દિશામાં ઓછામાં ઓછા 10 પાઇપ-વ્યાસ જેટલા અંતરે માપ સૌથી ચોક્કસ હોય છે.

ઉપયોગ પ્રમાણે સામાન્ય પ્રવાહદર

ભલામણ કરેલા પાઇપ વેગ પણ ઉપયોગ પ્રમાણે બદલાય છે: રહેણાંક પુરવઠા લાઇનો સામાન્ય રીતે 4–7 ફૂટ પ્રતિ સેકન્ડ માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવે છે, જ્યારે પંપની સક્શન લાઇનો માટે 2–5 ફૂટ પ્રતિ સેકન્ડ રાખવામાં આવે છે. 8 ફૂટ (2.4 મી) પ્રતિ સેકન્ડથી ઘણો વધુ વેગ વૉટર હેમર, અવાજ અને પાઇપના ક્ષરણનું જોખમ વધારે છે.

વારંવાર પૂછાતા પ્રશ્નો

GPM અને પાણીના દબાણ વચ્ચે શું તફાવત છે?

GPM પ્રતિ મિનિટ પહોંચાડવામાં આવતા પાણીનું કદ માપે છે. દબાણ (PSI) પાઇપમાંથી પાણીને ધકેલતા બળને માપે છે. પાઇપ સાંકડી હોય તો તેમાં દબાણ વધારે અને GPM ઓછું હોઈ શકે છે, જ્યારે પાઇપ પહોળી હોય તો GPM વધારે અને દબાણ સામાન્ય હોઈ શકે છે.

GPM ને અન્ય પ્રવાહ એકમોમાં કેવી રીતે રૂપાંતરિત કરવું?

લિટર પ્રતિ મિનિટ માટે GPM ને 3.785 વડે ગુણો. ઘન ફૂટ પ્રતિ સેકન્ડ માટે GPM ને 448.8 વડે ભાગો. ઘન મીટર પ્રતિ કલાક માટે GPM ને 0.227 વડે ગુણો.

સામાન્ય ઘરને કેટલું GPM જરૂરી છે?

ઘરમાંના દરેક ફિક્સ્ચરનો નહીં, પરંતુ એકસાથે ચાલવાની સંભાવના ધરાવતા ફિક્સ્ચરોનો સરવાળો કરો. એક કે બે લોકો સ્નાન કરતા હોય, સિંક ચાલુ હોય અને ડિશવૉશર ચાલતું હોય તેવા ઘરને 8–10 GPMની જરૂર પડી શકે છે. બે કે ત્રણ બાથરૂમ ધરાવતા મોટા ભાગના ઘરોમાં 8–12 GPM માટે રેટ કરાયેલી સર્વિસ લાઇનથી પાણી પૂરું પાડવામાં આવે છે.

પાઇપની સામગ્રી પ્રવાહદરને શા માટે અસર કરે છે?

ખરબચડી આંતરિક સપાટીઓ ઘર્ષણ પેદા કરે છે, જે પાણીને ધીમું કરે છે. નવા PVC અને તાંબાના પાઇપની અંદરની સપાટી સરળ અને ઘર્ષણ ઓછું હોય છે. ગૅલ્વેનાઇઝ્ડ સ્ટીલ પાઇપમાં અંદર ખનિજ થર જમા થતાં ઉંમર સાથે સપાટી વધુ ખરબચડી બને છે. બહારનો વ્યાસ બદલાયો ન હોવા છતાં, અનેક દાયકાઓ પછી તે પ્રવાહને 30–50% સુધી ઘટાડી શકે છે.

જરૂરી પ્રવાહ માટે પાઇપ ખૂબ નાની હોય તો શું થાય?

સાંકડી પાઇપમાંથી સમાન કદનું પાણી પહોંચાડવા માટે પાણીને વધુ ઝડપથી વહેવું પડે છે. વધુ વેગ ઘર્ષણને કારણે થતા નુકસાનમાં વધારો કરે છે, વાલ્વ અચાનક બંધ થાય ત્યારે વૉટર હેમરનું જોખમ વધારે છે અને અવાજ તથા પંપની કેવિટેશન સર્જી શકે છે. પુરવઠા લાઇનોમાં વેગ આશરે 8 ફૂટ (2.4 મી) પ્રતિ સેકન્ડથી ઓછો રાખવાથી આમાંની મોટાભાગની સમસ્યાઓ ટાળી શકાય છે.

શું આ સૂત્ર પાણી સિવાયના પ્રવાહીઓ માટે પણ કામ કરે છે?

હા, ઘનફળના પ્રવાહ માટે. આ ગુણાંક માત્ર ઇંચ, ફૂટ, સેકન્ડ, મિનિટ અને ગૅલન વચ્ચેનું રૂપાંતરણ છે, તેથી ગોળ પાઇપને સંપૂર્ણ ભરતા કોઈપણ પ્રવાહી માટે લાગુ પડે છે. ઘનતા કોઈ બિંદુ પરથી પસાર થતા પ્રવાહીના કદને બદલતી નથી. ઘનતા વહેતા દળને, તેને ધકેલવા જરૂરી દબાણને અને પંપની શક્તિને બદલે છે, તેથી તેલ અને સ્લરી માટે દબાણ-નુકસાનની પોતાની ગણતરી જરૂરી રહે છે.

સંદર્ભો

1. અમેરિકન વૉટર વર્ક્સ અસોસિએશન. વૉટર મીટર્સ — પસંદગી, સ્થાપન, પરીક્ષણ અને જાળવણી (AWWA મેન્યુઅલ M6).
2. Cengel, Y. A., અને Cimbala, J. M. (2017). ફ્લુઇડ મિકેનિક્સ: મૂળભૂત સિદ્ધાંતો અને ઉપયોગો. McGraw-Hill Education.
3. ઇન્ટરનેશનલ અસોસિએશન ઑફ પ્લમ્બિંગ એન્ડ મિકેનિકલ ઑફિશિયલ્સ. યુનિફોર્મ પ્લમ્બિંગ કોડ.
4. U.S. Environmental Protection Agency. WaterSense Program.