Kalkulator Isipadu Paip - Kira Kapasiti Paip Silinder

Apakah kalkulator isipadu paip?

Kalkulator isipadu paip menentukan ruang di dalam paip berbentuk silinder. Kalkulator ini menggunakan diameter dalam dan panjang paip untuk mengira isipadu dalam unit padu. Ini menunjukkan jumlah air, gas atau bendalir lain yang boleh ditampung oleh paip.

Cara menggunakan kalkulator ini

Kalkulator ini mempunyai dua medan: diameter dalam paip dan panjangnya. Ia tidak meminta unit. Kedua-dua nombor mestilah dalam unit yang sama, dan jawapan diberikan dalam unit padu yang sepadan. Memasukkan diameter dalam inci dan panjang dalam inci memberikan inci padu; memasukkan kedua-duanya dalam meter memberikan meter padu.

Di bawah jawapan, kalkulator memaparkan dua langkah pengiraannya, dibundarkan kepada dua tempat perpuluhan: jejari yang diperoleh daripada diameter dan isipadu yang dikira daripada jejari itu. Diameter atau panjang yang sifar atau kurang ditolak, dan hasilnya kekal kosong sehingga kedua-dua nombor melebihi sifar.

Alat ini juga melukis paip tersebut. Lukisan itu ialah skema, bukan model mengikut skala. Lukisan itu sentiasa muat dalam kotak berukuran 300 × 200 yang sama, dan mempunyai saiz minimum, supaya paip yang sangat panjang dan nipis masih kelihatan sebagai tiub, bukannya garis halus.

Contoh menggunakan nilai lalai kalkulator

Kalkulator dibuka dengan diameter 10 dan panjang 20.

• Jejari = 10 ÷ 2 = 5.00
• Isipadu = π × 5.00² × 20 = π × 500 ≈ 1,570.80 unit padu

Tukar diameter kepada 5 dan panjang kepada 10, maka jawapannya menjadi π × 2.5² × 10 ≈ 196.35 unit padu.

Formula isipadu paip

Paip ialah silinder, maka isipadunya mengikut formula piawai silinder:

$V = \pi \times r^2 \times h$

• $V$ ialah isipadu dalam unit padu
• $\pi$ (pi) ialah kira-kira 3.14159
• $r$ ialah jejari paip, iaitu separuh daripada diameter
• $h$ ialah panjang paip

Saiz paip biasanya dinyatakan sebagai diameter, bukan jejari, jadi formula itu sering ditulis seperti berikut:

$V = \pi \times \left(\frac{d}{2}\right)^2 \times h$

Di sini, $d$ ialah diameter. Formula ini memberikan isipadu di dalam paip, iaitu ruang yang benar-benar dilalui oleh bendalir. Formula ini hanya berfungsi untuk paip bulat yang diameternya malar sepanjang paip.

Dua perkara sering mengelirukan. Pertama, paip sebenar mempunyai ketebalan dinding, jadi diameter luar paip lebih besar daripada diameter dalam paip. Untuk kapasiti bendalir, sentiasa gunakan diameter dalam (ID). Paip keluli yang dijual sebagai "paip keluli jadual 40 berukuran 4 inci" mempunyai diameter dalam sebenar kira-kira 4.026 inci (10.2 cm), bukannya tepat 4 inci (10 cm). Kedua, diameter dan panjang mestilah dalam unit yang sama sebelum didarabkan. Jika diameter dalam inci, tukarkan panjang daripada kaki kepada inci terlebih dahulu (darab dengan 12), atau hasilnya akan tersasar dengan faktor yang besar.

Contoh pengiraan: saluran air kediaman

Seorang tukang paip menentukan saiz saluran air dengan diameter dalam 4 inci (10 cm) dan panjang 10 kaki (3 m).

Langkah 1. Samakan unit. Tukarkan panjang kepada inci: 10 kaki (3 m) × 12 = 120 inci (305 cm)

Langkah 2. Cari jejari. Jejari = 4 ÷ 2 = 2 inci (5.1 cm)

Langkah 3. Gunakan formula.

V = π × 2² × 120 = π × 4 × 120 ≈ 1,508 inci padu (24,700 cm³)

Penukaran hasil: 1,508 inci padu bersamaan kira-kira 6.53 gelen atau 24.7 liter. Itulah anggaran jumlah air yang berada di dalam paip antara pemanas air dengan lekapan pada bila-bila masa.

Penukaran unit

Kalkulator memberikan hasil dalam unit padu yang sepadan dengan unit yang digunakan untuk diameter dan panjang. Penukaran biasa:

• 1 kaki padu (0.028 m³) = 7.48 gelen (28.3 l) (AS)
• 1 kaki padu = 28.32 liter
• 1 inci padu = 0.0164 liter
• 1 meter padu = 1,000 liter
• 1 meter padu = 264.17 gelen (AS)

Mengapa isipadu paip penting

Mengetahui isipadu paip membantu dalam beberapa keadaan praktikal:

• Paip air. Isipadu air yang berada dalam laluan paip mempengaruhi tempoh yang diperlukan air panas untuk sampai ke lekapan serta jumlah air yang perlu dipindahkan oleh pam. Laluan paip sepanjang 1,000 kaki yang berdiameter 6 inci menampung kira-kira 1,469 gelen (5,560 l) air bertakung.
• Paip kimia dan proses. Isipadu menentukan jumlah produk yang hilang semasa pembilasan atau penukaran aliran serta tempoh bendalir berada di dalam paip (masa penahanan).
• Pembinaan. Acuan konkrit berbentuk silinder, seperti tiub Sonotube untuk tiang dek, memerlukan pengiraan isipadu bagi menentukan jumlah beg campuran konkrit yang perlu dibeli.
• Pengairan. Isipadu saluran utama dan saluran titis mempengaruhi jumlah pemancar yang boleh dikendalikan oleh sistem pada satu-satu masa serta jumlah larutan baja yang diperlukan untuk suntikan.
• Pemantauan air bawah tanah. Isipadu selongsong telaga digunakan untuk mengira jumlah air yang mesti dipam keluar (untuk pembilasan) sebelum sampel yang sah boleh diambil.

Pengiraan berkaitan

Isipadu dan berat dinding paip (bahan)

Untuk menganggarkan berat atau kos bahan paip itu sendiri, bukannya bendalir yang mengalir melaluinya, kedua-dua diameter dalam dan luar diperlukan:

$V_{material} = \pi \times h \times (R^2 - r^2)$

Di sini, $R$ ialah jejari luar dan $r$ ialah jejari dalam. Darabkan isipadu ini dengan ketumpatan bahan untuk mendapatkan beratnya.

Contoh: bahagian paip keluli jadual 40 berukuran 4 inci dan sepanjang 20 kaki mempunyai diameter luar 4.5 inci (11.4 cm) dan diameter dalam 4.026 inci (10.2 cm). Selepas ditukar kepada kaki, R = 0.1875 kaki (0.0572 m) dan r = 0.1678 kaki (anggaran). Isipadu dinding ialah kira-kira 0.44 kaki padu (0.0125 m³). Ketumpatan keluli kira-kira 490 paun (222 kg) bagi setiap kaki padu, jadi berat paip itu kira-kira 216 paun (98 kg).

Kadar aliran melalui paip

Isipadu mengukur jumlah yang boleh ditampung oleh paip. Kadar aliran mengukur jumlah bendalir yang bergerak melaluinya bagi setiap unit masa:

$Q = A \times v$

Di sini, $Q$ ialah kadar aliran, $A$ ialah luas keratan rentas paip ($\pi r^2$), dan $v$ ialah halaju bendalir.

Contoh: paip 4 inci mempunyai luas keratan rentas kira-kira 12.57 inci persegi (81.1 cm²). Pada halaju 3 kaki (0.91 m) sesaat, paip itu membawa kira-kira 117.5 gelen (445 l) seminit. Menggandakan diameter kepada 8 inci (20 cm) menjadikan luas empat kali ganda, jadi halaju yang sama membawa kira-kira 470 gelen (1,780 l) seminit. Kapasiti aliran berkadar dengan kuasa dua diameter, bukan diameter itu sendiri.

Paip yang terisi sebahagian

Longkang air ribut dan pembetung graviti sering beroperasi dalam keadaan terisi sebahagian, bukannya penuh. Isipadu bendalir dalam paip mengufuk yang terisi sebahagian bergantung pada sudut isian dan lebih rumit untuk dikira berbanding paip penuh. Jurutera saliran biasanya menggunakan carta rujukan atau perisian, bukannya mengiranya secara manual.

Isipadu paip biasa (rujukan pantas)

Anggaran isipadu yang ditampung oleh saiz paip biasa, berdasarkan diameter dalam:

Angka-angka ini menganggap saiz paip nominal. Diameter dalam sebenar berbeza mengikut kelas paip dan bahan, jadi semak spesifikasi pengilang untuk kerja kritikal.

Soalan lazim

Apakah formula untuk mengira isipadu paip?

V = πr²h, dengan r ialah jejari (separuh diameter) dan h ialah panjang. Oleh sebab paip biasanya ditentukan berdasarkan diameter, bentuk praktikalnya ialah V = π(d/2)²h.

Patutkah saya menggunakan diameter dalam atau luar?

Gunakan diameter dalam (ID) untuk menentukan jumlah bendalir yang boleh ditampung oleh paip. Diameter luar (OD) hanya diperlukan bersama ID untuk mencari isipadu bahan dinding paip itu sendiri, contohnya bagi menganggarkan berat.

Bagaimanakah hasil isipadu ditukar kepada gelen atau liter?

Darabkan dengan faktor penukaran: 1 kaki padu bersamaan 7.48 gelen atau 28.32 liter, manakala 1 inci padu bersamaan 0.0164 liter. Pastikan isipadu dan faktor penukaran menggunakan unit asas yang sama, iaitu kaki atau inci.

Bagaimanakah saya mencari berat cecair di dalam paip?

Darabkan isipadu dengan ketumpatan cecair. Berat air kira-kira 8.34 paun (3.78 kg) bagi setiap gelen, jadi paip yang menampung 100 gelen (380 l) air membawa kira-kira 834 paun (378 kg). Hal ini penting bagi sokongan struktur untuk paip berisi yang dipasang di atas.

Adakah ketebalan dinding paip mempengaruhi pengiraan isipadu?

Ketebalan itu mempengaruhi isipadu secara tidak langsung dengan mengubah diameter dalam. Paip 4 inci jadual 40 mempunyai diameter dalam 4.026 inci (10.2 cm), manakala saiz nominal yang sama dalam jadual 80 mempunyai diameter dalam 3.826 inci (9.72 cm) dan isipadu kira-kira 10% lebih kecil kerana jadual 80 mempunyai dinding yang lebih tebal.

Apakah perbezaan antara kadar aliran dengan isipadu paip?

Isipadu ialah kapasiti tetap; kadar aliran ialah jumlah bendalir yang melalui sesuatu titik bagi setiap unit masa, yang dicari menggunakan Q = A × v. Sebagai contoh, paip 2 inci (luas keratan rentas kira-kira 3.14 inci persegi) yang mengalirkan air pada 5 kaki (1.5 m) sesaat menyalurkan kira-kira 49 gelen (185 l) seminit.

Rujukan

1. ASME B36.10M – Paip Keluli Tempa Dikimpal dan Tanpa Kimpalan: dimensi dan toleransi paip piawai.
2. Kod Paip Antarabangsa (IPC): keperluan kod untuk penentuan saiz paip dan reka bentuk hidraulik.
3. Cengel, Y. A., & Cimbala, J. M. (2017). Mekanik Bendalir: Asas dan Aplikasi (edisi ke-4). McGraw-Hill Education.
4. ASTM A53/A53M-20 – Spesifikasi Piawai untuk Paip Keluli: piawaian pembuatan untuk paip keluli.