חשב את קצב זרימת הנוזלים בגלונים לדקה (GPM) בהתבסס על קוטר הצינור ומהירות הזרימה. חיוני לתכנון אינסטלציה, השקיה ומערכות הידראוליות.
חשב את קצב הזרימה בגאלונים לדקה בהתבסס על קוטר הצינור ומהירות הזרימה.
קצב הזרימה מחושב באמצעות הנוסחה:
GPM = 2.448 × (diameter)² × velocity
מחשבון קצב זרימה בגלונים לדקה (GPM) הוא כלי חיוני לקביעת נפח הנוזל הזורם דרך צינור בזמן נתון. מחשבון זה מספק שיטה פשוטה לחישוב קצב זרימה בהתבסס על קוטר הצינור ומהירות הנוזל. בין אם אתה אינסטלטור שמבצע חישובים עבור מערכת מים ביתית, מהנדס שמעצב צנרת תעשייתית, או בעל בית שמנסה לפתור בעיות זרימה, הבנת ה-GPM חיונית להבטחת מערכות הובלת נוזלים יעילות ואפקטיביות. המחשבון שלנו מפשט את התהליך הזה על ידי שימוש בנוסחת קצב הזרימה הסטנדרטית כדי לספק מדידות GPM מדויקות עם דרישות קלט מינימליות.
GPM, או גלונים לדקה, הוא יחידת מידה סטנדרטית לקצב זרימת נוזלים בארצות הברית ובכמה מדינות אחרות שמשתמשות במערכת המידות האימפריאלית. הוא מייצג את נפח הנוזל (בגלונים) שעובר דרך נקודה מסוימת במערכת במהלך דקה אחת. מדידה זו חיונית עבור:
הבנת ה-GPM של המערכת שלך חיונית להבטחת שהמים או נוזלים אחרים מועברים בקצב המתאים לשימושם המיועד, בין אם זה לספק לבית מגורים, להשקות שדה, או לקירור ציוד תעשייתי.
קצב הזרימה בגלונים לדקה ניתן לחישוב באמצעות הנוסחה הבאה:
כאשר:
נוסחה זו נגזרת מהמשוואה הבסיסית לקצב זרימה:
כאשר:
לצינור עגלגל, השטח הוא:
כדי להמיר זאת לגלונים לדקה כאשר הקוטר באינצ'ים ומהירות ברגלים לשנייה:
פישוט:
זה נותן לנו את הקבוע שלנו 2.448, שמאגד את כל גורמי ההמרה הנדרשים כדי לבטא את התוצאה בגלונים לדקה.
שימוש במחשבון קצב זרימה בגלונים לדקה שלנו הוא פשוט וקל:
הזן את קוטר הצינור: הכנס את הקוטר הפנימי של הצינור שלך באינצ'ים. זהו הקוטר הפנימי שבו הנוזל זורם, ולא הקוטר החיצוני של הצינור.
הזן את מהירות הזרימה: הכנס את מהירות הנוזל ברגלים לשנייה. אם אינך יודע את המהירות אך יש לך מדידות אחרות, ראה את סעיף השאלות הנפוצות שלנו עבור שיטות חישוב חלופיות.
לחץ על חישוב: המחשבון יעבד אוטומטית את הקלטים שלך ויציג את קצב הזרימה בגלונים לדקה.
סקור את התוצאות: ה-GPM המחושב יוצג, יחד עם ייצוג חזותי של הזרימה להבנה טובה יותר.
העתק או שתף את התוצאות: תוכל בקלות להעתיק את התוצאות לרשומות שלך או לשתף עם קולגות.
בואו נעבור על חישוב דוגמה:
באמצעות הנוסחה: GPM = 2.448 × D² × V GPM = 2.448 × 2² × 5 GPM = 2.448 × 4 × 5 GPM = 48.96
לכן, קצב הזרימה הוא כ-48.96 גלונים לדקה.
מחשבון ה-GPM יש לו מספר יישומים מעשיים בתעשיות ובסצנרי שונים:
אדריכל נוף מעצב מערכת השקיה עבור נכס מסחרי. קו האספקה הראשי בעל קוטר של 1.5 אינצ'ים, ומים זורמים במהירות של 4 רגלים לשנייה. באמצעות מחשבון ה-GPM:
GPM = 2.448 × 1.5² × 4 GPM = 2.448 × 2.25 × 4 GPM = 22.03
עם כ-22 GPM זמינים, האדריכל יכול כעת לקבוע כמה אזורי השקיה יכולים לפעול בו זמנית ולבחור את ראשי המזרקה המתאימים בהתבסס על דרישות הזרימה האישיות שלהם.
בעוד שהמחשבון שלנו משתמש בקוטר הצינור ומהירות, ישנן דרכים אחרות למדוד או להעריך קצב זרימה:
מדידה ישירה באמצעות מדדי זרימה היא השיטה המדויקת ביותר. סוגים כוללים:
עבור מערכות קטנות יותר:
שימוש במדידות לחץ ושיטות צנרת כדי להעריך זרימה באמצעות משוואות האזן-וויליאמס או דארסי-ווייבאך.
מדידת זרימת נוזלים התפתחה באופן משמעותי במהלך ההיסטוריה האנושית:
ציביליזציות עתיקות פיתחו שיטות גסות למדידת זרימת מים עבור השקיה ומערכות חלוקת מים:
יחידת הגלונים לדקה (GPM) הפכה לסטנדרטית בארצות הברית כאשר מערכות אינסטלציה התפתחו ודורשות שיטות מדידה עקביות:
היום, GPM נשארת מדידת קצב הזרימה הסטנדרטית באינסטלציה, השקיה ובמגוון יישומים תעשייתיים, בעוד שחלק גדול מהעולם משתמש בליטרים לדקה (LPM) או במטרים מעוקבים לשעה (m³/h).
GPM (גלונים לדקה) מודד את נפח המים הזורם דרך צינור לדקה, בעוד שלחץ מים (בדרך כלל נמדד ב-PSI - פאונד לסנטימטר רבוע) מציין את הכוח שבו מים נדחפים דרך הצינור. למרות שהם קשורים, הם מדידות שונות. מערכת יכולה להיות עם לחץ גבוה אך זרימה נמוכה (כמו דליפה קטנה), או זרימה גבוהה עם לחץ יחסית נמוך (כמו נהר פתוח).
המרות נפוצות כוללות:
בית מגורים טיפוסי דורש בערך:
למתקנים ספציפיים יש את הדרישות שלהם:
חומר הצינור משפיע על קצב הזרימה דרך מקדם החיכוך הפנימי שלו:
צינורות קטנים מדי יכולים לגרום למספר בעיות:
אתה יכול להעריך מהירות זרימה באמצעות השיטות הבאות:
כן, טמפרטורת המים משפיעה על הצפיפות והצמיגות, מה שיכול להשפיע על מאפייני הזרימה:
נוסחת ה-GPM (2.448 × D² × V) מדויקת עבור:
הדיוק עשוי להתמעט על ידי:
המחשבון הזה מכויל עבור מים. עבור נוזלים אחרים:
ערכי קצב הזרימה המומלצים משתנים לפי יישום:
מהירויות גבוהות מדי יכולות לגרום ל:
הנה דוגמאות כיצד לחשב GPM בשפות תכנות שונות:
1' נוסחת Excel לחישוב GPM
2=2.448*B2^2*C2
3
4' פונקציית 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
141def calculate_gpm(diameter_inches, velocity_ft_per_sec):
2 """
3 חישוב קצב זרימה בגלונים לדקה (GPM)
4
5 Args:
6 diameter_inches: קוטר פנימי של הצינור באינצ'ים
7 velocity_ft_per_sec: מהירות זרימה ברגלים לשנייה
8
9 Returns:
10 קצב זרימה בגלונים לדקה
11 """
12 if diameter_inches <= 0:
13 raise ValueError("הקוטר חייב להיות גדול מאפס")
14 if velocity_ft_per_sec < 0:
15 raise ValueError("מהירות לא יכולה להיות שלילית")
16
17 gpm = 2.448 * (diameter_inches ** 2) * velocity_ft_per_sec
18 return round(gpm, 2)
19
20# דוגמת שימוש
21try:
22 pipe_diameter = 2.0 # אינצ'ים
23 flow_velocity = 5.0 # רגלים לשנייה
24 flow_rate = calculate_gpm(pipe_diameter, flow_velocity)
25 print(f"קצב זרימה: {flow_rate} GPM")
26except ValueError as e:
27 print(f"שגיאה: {e}")
281/**
2 * חישוב קצב זרימה בגלונים לדקה (GPM)
3 * @param {number} diameterInches - קוטר פנימי של הצינור באינצ'ים
4 * @param {number} velocityFtPerSec - מהירות זרימה ברגלים לשנייה
5 * @returns {number} קצב זרימה בגלונים לדקה
6 */
7function calculateGPM(diameterInches, velocityFtPerSec) {
8 if (diameterInches <= 0) {
9 throw new Error("הקוטר חייב להיות גדול מאפס");
10 }
11 if (velocityFtPerSec < 0) {
12 throw new Error("מהירות לא יכולה להיות שלילית");
13 }
14
15 const gpm = 2.448 * Math.pow(diameterInches, 2) * velocityFtPerSec;
16 return parseFloat(gpm.toFixed(2));
17}
18
19// דוגמת שימוש
20try {
21 const pipeDiameter = 2.0; // אינצ'ים
22 const flowVelocity = 5.0; // רגלים לשנייה
23 const flowRate = calculateGPM(pipeDiameter, flowVelocity);
24 console.log(`קצב זרימה: ${flowRate} GPM`);
25} catch (error) {
26 console.error(`שגיאה: ${error.message}`);
27}
281/**
2 * מחלקה מועילה לחישוב קצב זרימה
3 */
4public class FlowCalculator {
5
6 /**
7 * חישוב קצב זרימה בגלונים לדקה (GPM)
8 *
9 * @param diameterInches קוטר פנימי של הצינור באינצ'ים
10 * @param velocityFtPerSec מהירות זרימה ברגלים לשנייה
11 * @return קצב זרימה בגלונים לדקה
12 * @throws IllegalArgumentException אם הקלטים לא תקינים
13 */
14 public static double calculateGPM(double diameterInches, double velocityFtPerSec) {
15 if (diameterInches <= 0) {
16 throw new IllegalArgumentException("הקוטר חייב להיות גדול מאפס");
17 }
18 if (velocityFtPerSec < 0) {
19 throw new IllegalArgumentException("מהירות לא יכולה להיות שלילית");
20 }
21
22 double gpm = 2.448 * Math.pow(diameterInches, 2) * velocityFtPerSec;
23 // עיגול ל-2 מקומות אחרי הנקודה
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; // אינצ'ים
30 double flowVelocity = 5.0; // רגלים לשנייה
31 double flowRate = calculateGPM(pipeDiameter, flowVelocity);
32 System.out.printf("קצב זרימה: %.2f GPM%n", flowRate);
33 } catch (IllegalArgumentException e) {
34 System.err.println("שגיאה: " + e.getMessage());
35 }
36 }
37}
381#include <iostream>
2#include <cmath>
3#include <stdexcept>
4#include <iomanip>
5
6/**
7 * חישוב קצב זרימה בגלונים לדקה (GPM)
8 *
9 * @param diameterInches קוטר פנימי של הצינור באינצ'ים
10 * @param velocityFtPerSec מהירות זרימה ברגלים לשנייה
11 * @return קצב זרימה בגלונים לדקה
12 * @throws std::invalid_argument אם הקלטים לא תקינים
13 */
14double calculateGPM(double diameterInches, double velocityFtPerSec) {
15 if (diameterInches <= 0) {
16 throw std::invalid_argument("הקוטר חייב להיות גדול מאפס");
17 }
18 if (velocityFtPerSec < 0) {
19 throw std::invalid_argument("מהירות לא יכולה להיות שלילית");
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; // אינצ'ים
29 double flowVelocity = 5.0; // רגלים לשנייה
30
31 double flowRate = calculateGPM(pipeDiameter, flowVelocity);
32
33 std::cout << std::fixed << std::setprecision(2);
34 std::cout << "קצב זרימה: " << flowRate << " GPM" << std::endl;
35 } catch (const std::exception& e) {
36 std::cerr << "שגיאה: " << e.what() << std::endl;
37 return 1;
38 }
39
40 return 0;
41}
421using System;
2
3public class FlowCalculator
4{
5 /// <summary>
6 /// חישוב קצב זרימה בגלונים לדקה (GPM)
7 /// </summary>
8 /// <param name="diameterInches">קוטר פנימי של הצינור באינצ'ים</param>
9 /// <param name="velocityFtPerSec">מהירות זרימה ברגלים לשנייה</param>
10 /// <returns>קצב זרימה בגלונים לדקה</returns>
11 /// <exception cref="ArgumentException">מושלך כאשר הקלטים לא תקינים</exception>
12 public static double CalculateGPM(double diameterInches, double velocityFtPerSec)
13 {
14 if (diameterInches <= 0)
15 {
16 throw new ArgumentException("הקוטר חייב להיות גדול מאפס");
17 }
18 if (velocityFtPerSec < 0)
19 {
20 throw new ArgumentException("מהירות לא יכולה להיות שלילית");
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; // אינצ'ים
32 double flowVelocity = 5.0; // רגלים לשנייה
33
34 double flowRate = CalculateGPM(pipeDiameter, flowVelocity);
35 Console.WriteLine($"קצב זרימה: {flowRate} GPM");
36 }
37 catch (ArgumentException e)
38 {
39 Console.Error.WriteLine($"שגיאה: {e.Message}");
40 }
41 }
42}
43הטבלה הבאה מספקת ערכי GPM נפוצים עבור יישומים שונים כדי לעזור לך לפרש את תוצאות החישוב שלך:
| יישום | טווח GPM טיפוסי | הערות |
|---|---|---|
| ברז חדר רחצה | 1.0 - 2.2 | ברזים חסכוניים במים מודרניים נמצאים בקצה התחתון |
| ברז מטבח | 1.5 - 2.5 | מפזרי מים נשלפים עשויים להיות עם קצב זרימה שונה |
| ראש מקלחת | 1.5 - 3.0 | תקנות פדרליות מגבילות ל-2.5 GPM מקסימום |
| ברז אמבטיה | 4.0 - 7.0 | זרימה גבוהה יותר למילוי מהיר יותר של האמבטיה |
| שירותים | 3.0 - 5.0 | זרימה זמנית במהלך מחזור השטיפה |
| מדיח כלים | 2.0 - 4.0 | זרימה במהלך מחזורי מילוי |
| מכונת כביסה | 4.0 - 5.0 | זרימה במהלך מחזורי מילוי |
| צינור גינה (⅝") | 9.0 - 17.0 | משתנה עם לחץ מים |
| ספרינקלר לגינה | 2.0 - 5.0 | לכל ראש ספרינקלר |
| כבאית | 500 - 1500 | עבור פעולות כיבוי אש |
| שירות מים ביתי | 6.0 - 12.0 | אספקת מים טיפוסית לכל הבית |
| בניין מסחרי קטן | 20.0 - 100.0 | תלוי בגודל ובשימוש הבניין |
האגודה האמריקאית למקורות מים. (2021). מדדי מים—בחירה, התקנה, בדיקה ותחזוקה (מדריך AWWA M6).
האגודה האמריקאית למהנדסי אינסטלציה. (2020). מדריך עיצוב הנדסת אינסטלציה, כרך 2. ASPE.
לינדהורג, מ. ר. (2018). מדריך התייחסות להנדסה אזרחית למבחן PE. הוצאות מקצועיות, בע"מ.
הארגון הבינלאומי של פקידי אינסטלציה ומכאניקה. (2021). קוד אינסטלציה אחיד.
צנג'ל, י. א., & צימבלה, ג. מ. (2017). מכניקת נוזלים: יסודות ויישומים. הוצאת מקGraw-Hill.
מחלקת האנרגיה של ארצות הברית. (2022). יעילות אנרגטית ואנרגיה מתחדשת: יעילות מים. https://www.energy.gov/eere/water-efficiency
סוכנות ההגנה על הסביבה. (2021). תוכנית WaterSense. https://www.epa.gov/watersense
האגודה להשקיה. (2020). יסודות השקיה. האגודה להשקיה.
תיאור מטא: חישוב קצב זרימת נוזלים בגלונים לדקה (GPM) עם המחשבון הקל לשימוש שלנו. הזן את קוטר הצינור ומהירות הזרימה כדי לקבוע קצב זרימה מדויק עבור אינסטלציה, השקיה ויישומים תעשייתיים.
גלה עוד כלים שעשויים להיות שימושיים עבור זרימת העבודה שלך