GPM plūsmas ātruma kalkulators - Galonu minūtē rīks

Kas ir GPM (galoni minūtē)?

GPM nozīmē galonus minūtē. Tas mēra, cik daudz ūdens (vai cita šķidruma) vienā minūtē izplūst caur cauruli, vārstu vai sanitārtehnikas ierīci. GPM ir standarta plūsmas mērvienība ASV santehnikas, apūdeņošanas un ugunsdrošības sistēmās.

GPM atšķiras no spiediena. Spiediens, ko mēra PSI (mārciņās uz kvadrātcollu), ir spēks, kas virza ūdeni caur cauruli. GPM ir faktiskais piegādātais tilpums. Caurulē var būt augsts spiediens, bet maza plūsma, ja tā ir šaura, vai liela plūsma pie mērena spiediena, ja caurule ir plata.

GPM plūsmas ātruma formula

GPM plūsmas ātruma formula pārvērš caurules iekšējo diametru un ūdens ātrumu plūsmas ātrumā:

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

• GPM – plūsmas ātrums galonos minūtē
• D – caurules iekšējais diametrs collās
• V – ūdens ātrums pēdās sekundē
• 2,448 – mērvienību pārvēršanas koeficients, noapaļots līdz četrām zīmēm

No kurienes rodas konstante

Plūsmas ātrums vienmēr ir vienāds ar šķērsgriezuma laukuma un ātruma reizinājumu: Q = A × V. Apaļai caurulei laukums A = π × (D/2)², kas ir (π/4) × D² kvadrātcollas. Reizinot to ar ātrumu collās sekundē (12 × V) un ar 60 sekundēm minūtē, iegūst kubikcollas minūtē. Viens ASV šķidrais galons ir tieši 231 kubikcollas, tāpēc dalīšana ar 231 dod galonus minūtē. Visas mērvienību pārvēršanas saplūst vienā koeficientā:

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

Rokasgrāmatās šo koeficientu noapaļo līdz 2,448. Šis kalkulators izmanto nenoapaļotu vērtību, tāpēc rezultāts pēdējā attēlotajā ciparā var atšķirties no manuāla aprēķina. 10 collu caurule ar ātrumu 10 pēdas (3 m) sekundē šeit dod 2 447,99 GPM, bet ar noapaļotu konstanti – 2 448,00.

Kā aprēķināt GPM

Nepieciešami divi mērījumi.

Iekšējais diametrs. Izmēriet caurules iekšējo, nevis ārējo diametru. Caurules nominālais izmērs ne vienmēr atbilst tās faktiskajam iekšējam diametram — nominālai 1 colla Schedule 40 tērauda caurulei iekšējais diametrs ir aptuveni 1,05 collas (2,67 cm), un dažādi materiāli un cauruļu standarti rada papildu atšķirības. Precīzu vērtību skatiet ražotāja specifikācijā.

Ātrums. Tas ir ūdens kustības ātrums pēdās sekundē. Plūsmas mērītājs šo vērtību nosaka tieši. Ja tāda nav, plūsmu var izmērīt citā veidā, izmantojot turpmāk aprakstīto spaiņa metodi.

Ievadiet abas vērtības kalkulatorā, lai iegūtu plūsmas ātrumu GPM.

Aprēķina piemērs

Ūdens plūst pa 2 collas cauruli ar ātrumu 5 pēdas (1,5 m) sekundē.

GPM = 2,448 × 2² × 5 = 2,448 × 4 × 5 = 48,96

Plūsmas ātrums ir aptuveni 49 galoni (185 L) minūtē.

Otrs piemērs

Atdzesētā ūdens līnijā ar diametru 3 collas ūdens plūst ar ātrumu 10 pēdas sekundē, kas ir tipisks ātrums komerciālām HVAC cauruļvadu sistēmām.

GPM = 2,448 × 3² × 10 = 2,448 × 9 × 10 = 220,32

Tas ir aptuveni 220 GPM. Komerciālo dzesēšanas sistēmu izmērus bieži nosaka, izmantojot aptuvenu normu – aptuveni 2,4 galoni (9,08 L) minūtē uz katru dzesēšanas jaudas tonnu. Pie šāda ātruma 220 GPM nodrošina aptuveni 90 tonnas (82 t) dzesēšanas jaudas.

Plūsmas mērīšana bez plūsmas mērītāja

Spaiņa metode tieši mēra plūsmas ātrumu, atsevišķi nenosakot diametru vai ātrumu.

1. Novietojiet zem plūsmas trauku ar zināmu tilpumu, piemēram, spaini ar 5 galoni galonu tilpumu.
2. Izmēriet, cik ilgs laiks nepieciešams, lai tas piepildītos, minūtēs.
3. Daliet tilpumu ar laiku: GPM = tilpums ÷ laiks.

Ja spainis piepildās 45 sekundēs (0,75 minūtēs), plūsmas ātrums ir 5 ÷ 0,75 = 6,67 GPM. Šī metode ir precīza dažu procentu robežās, ja tilpums un laiks tiek rūpīgi izmērīti, taču tā darbojas tikai vietās, kur var uztvert visu plūsmu, piemēram, pie atvērta caurules gala vai šļūtenes. Pārveidojot galveno formulu, šo rādījumu var izmantot ātruma aprēķinam: V = GPM ÷ (2,448 × D²).

Kad formula nav piemērojama

Formula pieņem, ka ūdens plūst pa pilnu, apaļu cauruli vienmērīgos apstākļos.

• Daļēji piepildītas caurules. Caurulei jābūt pilnai. Puspilna notekcaurule pārvada daudz mazāku plūsmu, nekā paredz formula, jo šķidrumu satur tikai daļa šķērsgriezuma.
• Neapaļas caurules. Ovāliem, taisnstūrveida vai neregulāriem kanāliem nepieciešama cita laukuma formula.
• Nestacionāra plūsma. Formula pieņem nemainīgu ātrumu. Pēkšņa vārstu aizvēršana (hidrauliskais trieciens) vai ciklisks sūknis prasa citu analīzi.
• Fitingu tuvumā. Ātrums uzreiz aiz cauruļlīkuma, T veida savienojuma vai vārsta nav vienmērīgs. Mērījumi ir visprecīzākie vismaz 10 caurules diametru attālumā aiz jebkura cauruļsavienojuma.

Tipiski plūsmas ātrumi pēc pielietojuma

Ieteicamie cauruļu plūsmas ātrumi arī atšķiras pēc pielietojuma: dzīvojamo ēku ūdensapgādes līnijas parasti projektē ātrumam 4–7 pēdas sekundē, bet sūkņu iesūkšanas līnijas – 2–5 pēdas sekundē. Ātrums, kas ievērojami pārsniedz 8 pēdas sekundē, palielina hidrauliskā trieciena, trokšņa un cauruļu erozijas risku.

Biežāk uzdotie jautājumi

Kāda ir atšķirība starp GPM un ūdens spiedienu?

GPM mēra piegādātā ūdens tilpumu minūtē. Spiediens (PSI) mēra spēku, kas virza šo ūdeni caur cauruli. Caurulē var būt augsts spiediens un mazs GPM, ja tā ir šaura, vai liels GPM un mērens spiediens, ja tā ir plata.

Kā pārvērst GPM citās plūsmas mērvienībās?

Reiziniet GPM ar 3,785, lai iegūtu litrus minūtē. Daliet GPM ar 448,8, lai iegūtu kubikpēdas sekundē. Reiziniet GPM ar 0,227, lai iegūtu kubikmetrus stundā.

Cik GPM parasti nepieciešams mājai?

Saskaitiet ierīces, kuras, visticamāk, darbosies vienlaikus, nevis visas ierīces mājā. Mājai, kurā viens vai divi cilvēki mazgājas dušā, darbojas izlietne un trauku mazgājamā mašīna, var būt nepieciešami 8–10 GPM. Lielāko daļu māju ar divām vai trim vannas istabām apgādā pievads, kura nominālā plūsma ir 8–12 GPM.

Kāpēc caurules materiāls ietekmē plūsmas ātrumu?

Raupjas iekšējās virsmas rada berzi, kas palēnina ūdens plūsmu. Jaunām PVC un vara caurulēm ir gluda iekšējā virsma un maza berze. Cinkota tērauda caurule ar laiku kļūst raupjāka, jo iekšpusē uzkrājas minerālu nogulsnes; pēc vairākiem gadu desmitiem tas var samazināt plūsmu par 30–50%, lai gan ārējais diametrs nav mainījies.

Kas notiek, ja caurule ir pārāk maza vajadzīgajai plūsmai?

Lai caur šaurāku cauruli piegādātu tādu pašu tilpumu, ūdenim jāpārvietojas ātrāk. Lielāks ātrums palielina berzes zudumus, hidrauliskā trieciena risku, kad vārsti pēkšņi aizveras, kā arī var izraisīt troksni un sūkņa kavitāciju. Ūdensapgādes līnijās ātruma uzturēšana zem aptuveni 8 pēdām sekundē novērš lielāko daļu šo problēmu.

Vai šī formula darbojas arī citiem šķidrumiem, ne tikai ūdenim?

Jā, ja runa ir par tilpuma plūsmu. Koeficients ir tikai pārvēršana starp collām, pēdām, sekundēm, minūtēm un galoniem, tāpēc tas ir derīgs jebkuram šķidrumam, kas piepilda apaļu cauruli. Blīvums nemaina tilpumu, kas izplūst caur noteiktu punktu. Blīvums ietekmē plūstošo masu, spiedienu, kas nepieciešams šķidruma virzīšanai, un sūkņa jaudu, tāpēc eļļām un suspensijām joprojām nepieciešami atsevišķi spiediena zudumu aprēķini.

Atsauces

1. American Water Works Association. Ūdens skaitītāji — izvēle, uzstādīšana, pārbaude un apkope (AWWA rokasgrāmata M6).
2. Cengel, Y. A. un Cimbala, J. M. (2017). Šķidrumu mehānika: pamati un pielietojumi. McGraw-Hill Education.
3. International Association of Plumbing and Mechanical Officials. Vienotais santehnikas kodekss.
4. U.S. Environmental Protection Agency. WaterSense programma.