Kalkulator Kadar Aliran GPM - Alat Gallon Per Minit

Apakah GPM (Gelen Seminit)?

GPM ialah singkatan bagi gelen seminit. Ia mengukur jumlah air (atau cecair lain) yang melalui paip, injap atau lekapan dalam satu minit. GPM ialah unit kadar aliran piawai dalam sistem paip, pengairan dan perlindungan kebakaran di Amerika Syarikat.

GPM berbeza daripada tekanan. Tekanan, yang diukur dalam PSI (paun per inci persegi), ialah daya yang menolak air melalui paip. GPM ialah isipadu sebenar yang dihantar. Sesuatu saluran boleh mempunyai tekanan tinggi tetapi aliran rendah jika paipnya sempit, atau aliran tinggi pada tekanan sederhana jika paipnya lebar.

Formula Kadar Aliran GPM

Formula kadar aliran GPM menukarkan diameter dalam paip dan halaju air kepada kadar aliran:

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

• GPM – kadar aliran dalam gelen seminit
• D – diameter dalam paip, dalam inci
• V – halaju air, dalam kaki sesaat
• 2.448 – faktor penukaran unit, dibundarkan kepada empat digit

Asal pemalar

Kadar aliran sentiasa sama dengan luas keratan rentas didarab dengan halaju: Q = A × V. Bagi paip bulat, luas A = π × (D/2)², iaitu (π/4) × D² inci persegi. Darabkan dengan halaju dalam inci sesaat (12 × V) dan dengan 60 saat seminit untuk mendapatkan inci padu seminit. Satu gelen cecair AS bersamaan tepat dengan 231 inci padu (3,790 cm³), jadi pembahagian dengan 231 memberikan gelen seminit. Setiap langkah unit bergabung menjadi satu faktor:

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

Buku panduan membundarkan faktor itu kepada 2.448. Kalkulator ini menggunakan nilai yang tidak dibundarkan, jadi jawapan mungkin berbeza daripada pengiraan tangan pada digit terakhir yang dipaparkan. Paip 10 inci pada 10 kaki (3 m) sesaat memberikan 2,447.99 GPM di sini, berbanding 2,448.00 dengan pemalar yang dibundarkan.

Cara Mengira GPM

Dua ukuran diperlukan.

Diameter dalam. Ukur diameter dalam paip, bukan diameter luar. Saiz nominal paip tidak semestinya sama dengan diameter dalam sebenar—paip keluli nominal 1 inci Schedule 40 mempunyai diameter dalam kira-kira 1.05 inci (2.67 cm), dan diameter ini juga berbeza mengikut bahan serta jadual paip. Semak helaian spesifikasi pengilang untuk angka yang tepat.

Halaju. Ini ialah kelajuan air dalam kaki sesaat. Meter aliran memberikan bacaan ini secara langsung. Jika tiada meter, aliran boleh diukur dengan cara lain menggunakan kaedah baldi yang diterangkan di bawah.

Masukkan kedua-dua nombor ke dalam kalkulator untuk mendapatkan kadar aliran dalam GPM.

Contoh pengiraan

Paip 2 inci mengalirkan air pada 5 kaki (1.5 m) sesaat.

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

Kadar aliran ialah kira-kira 49 gelen (185 L) seminit.

Contoh kedua

Saluran air sejuk 3 inci beroperasi pada 10 kaki (3 m) sesaat, iaitu halaju biasa untuk paip HVAC komersial.

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

Itu bersamaan kira-kira 220 GPM. Sistem penyejukan komersial sering didimensikan menggunakan anggaran kasar kira-kira 2.4 gelen seminit bagi setiap tan kapasiti penyejukan. Pada kadar itu, 220 GPM menyokong kira-kira 90 tan (82 t) penyejukan.

Mengukur Aliran Tanpa Meter Aliran

Kaedah baldi mengukur kadar aliran secara langsung tanpa memerlukan diameter atau halaju secara berasingan.

1. Letakkan bekas yang diketahui isinya, seperti baldi 5 gelen, di bawah aliran.
2. Catat masa yang diperlukan untuk mengisinya, dalam minit.
3. Bahagikan isipadu dengan masa: GPM = isipadu ÷ masa.

Jika baldi penuh dalam 45 saat (0.75 minit), kadar aliran ialah 5 ÷ 0.75 = 6.67 GPM. Kaedah ini tepat dalam lingkungan beberapa peratus jika isipadu dan masa diukur dengan teliti, tetapi hanya berfungsi apabila keseluruhan aliran boleh ditadah, seperti pada hujung paip terbuka atau hos. Menyusun semula formula utama menukarkan bacaan itu kembali kepada halaju: V = GPM ÷ (2.448 × D²).

Apabila Formula Tidak Terpakai

Formula ini mengandaikan air mengalir melalui paip bulat yang penuh dalam keadaan mantap.

• Paip yang tidak penuh. Paip mesti penuh. Saluran longkang yang separuh penuh membawa jauh lebih sedikit daripada ramalan formula kerana hanya sebahagian keratan rentasnya mengandungi cecair.
• Paip bukan bulat. Saluran bujur, segi empat tepat atau tidak sekata memerlukan formula luas yang berbeza.
• Aliran tidak mantap. Formula ini mengandaikan halaju malar. Penutupan injap secara tiba-tiba (hentaman air) atau pam yang beroperasi secara berkitar memerlukan analisis yang berbeza.
• Berhampiran sambungan. Halaju sejurus selepas siku, tee atau injap tidak sekata. Pengukuran paling tepat dilakukan sekurang-kurangnya 10 diameter paip di hilir mana-mana sambungan.

Kadar Aliran Biasa Mengikut Aplikasi

Halaju paip yang disyorkan juga berbeza mengikut kegunaan: saluran bekalan kediaman biasanya direka bentuk untuk 4–7 kaki sesaat, manakala saluran sedutan pam untuk 2–5 kaki sesaat. Halaju yang jauh melebihi 8 kaki (2.4 m) sesaat meningkatkan risiko hentaman air, bunyi dan hakisan paip.

Soalan lazim

Apakah perbezaan antara GPM dengan tekanan air?

GPM mengukur isipadu air yang dihantar seminit. Tekanan (PSI) mengukur daya yang menolak air itu melalui paip. Paip boleh mempunyai tekanan tinggi dan GPM rendah jika sempit, atau GPM tinggi dan tekanan sederhana jika lebar.

Bagaimanakah GPM ditukar kepada unit aliran lain?

Darabkan GPM dengan 3.785 untuk mendapatkan liter seminit. Bahagikan GPM dengan 448.8 untuk mendapatkan kaki padu sesaat. Darabkan GPM dengan 0.227 untuk mendapatkan meter padu sejam.

Berapakah GPM yang diperlukan oleh rumah biasa?

Jumlahkan lekapan yang mungkin digunakan serentak, bukan semua lekapan di dalam rumah. Rumah dengan seorang atau dua orang yang sedang mandi, singki yang digunakan dan mesin basuh pinggan mangkuk mungkin memerlukan 8–10 GPM. Kebanyakan rumah dengan dua atau tiga bilik mandi menerima bekalan melalui saluran perkhidmatan yang mempunyai kadar aliran 8–12 GPM.

Mengapakah bahan paip mempengaruhi kadar aliran?

Permukaan dalaman yang kasar menghasilkan geseran yang memperlahankan air. Paip PVC dan kuprum baharu mempunyai bahagian dalam yang licin serta rintangan geseran yang rendah. Paip keluli tergalvani menjadi semakin kasar dengan usia apabila mendapan mineral terkumpul di dalamnya, yang boleh mengurangkan aliran sebanyak 30–50% selepas beberapa dekad walaupun diameter luarnya tidak berubah.

Apakah yang berlaku jika paip terlalu kecil untuk aliran yang diperlukan?

Air mesti bergerak lebih laju untuk menghantar isipadu yang sama melalui paip yang lebih sempit. Halaju yang lebih tinggi meningkatkan kehilangan geseran, menaikkan risiko hentaman air apabila injap tertutup secara tiba-tiba dan boleh menyebabkan bunyi bising serta peronggaan pam. Mengekalkan halaju di bawah kira-kira 8 kaki (2.4 m) sesaat dalam saluran bekalan mengelakkan kebanyakan masalah ini.

Adakah formula ini berfungsi untuk cecair selain air?

Ya, untuk aliran isipadu. Faktor ini hanya penukaran antara inci, kaki, saat, minit dan gelen, jadi ia terpakai kepada mana-mana cecair yang memenuhi paip bulat. Ketumpatan tidak mengubah jumlah isipadu yang melalui sesuatu titik. Ketumpatan mengubah jisim yang mengalir, tekanan yang diperlukan untuk menolaknya dan kuasa pam, jadi minyak serta buburan masih memerlukan pengiraan kehilangan tekanan tersendiri.

Rujukan

1. American Water Works Association. Meter Air — Pemilihan, Pemasangan, Pengujian dan Penyelenggaraan (Manual AWWA M6).
2. Cengel, Y. A., & Cimbala, J. M. (2017). Mekanik Bendalir: Asas dan Aplikasi. McGraw-Hill Education.
3. International Association of Plumbing and Mechanical Officials. Kod Paip Seragam.
4. Agensi Perlindungan Alam Sekitar A.S. Program WaterSense.