คำนวณอัตราการไหลของของไหลเป็นแกลลอนต่อหน่วยเวลา (GPM) โดยอิงจากเส้นผ่านศูนย์กลางท่อและความเร็วการไหล สำคัญสำหรับการประปา การชลประทาน และการออกแบบระบบไฮดรอลิก
คำนวณอัตราการไหลในแกลลอนต่อนาทีตามเส้นผ่าศูนย์กลางท่อและความเร็วการไหล
อัตราการไหลคำนวณโดยใช้สูตร:
GPM = 2.448 × (diameter)² × velocity
แคลคูลเลเตอร์อัตราการไหล (GPM) เป็นเครื่องมือที่สำคัญในการกำหนดปริมาณของของเหลวที่ไหลผ่านท่อในหน่วยเวลา เครื่องมือนี้ให้วิธีที่ตรงไปตรงมาในการคำนวณอัตราการไหลตามเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อและความเร็วของของเหลว ไม่ว่าคุณจะเป็นช่างประปาที่กำลังขนาดระบบน้ำในบ้าน วิศวกรที่ออกแบบท่อในอุตสาหกรรม หรือเจ้าของบ้านที่กำลังตรวจสอบปัญหาการไหลของน้ำ การเข้าใจ GPM เป็นสิ่งสำคัญในการรับประกันว่าระบบการขนส่งของเหลวมีประสิทธิภาพและมีประสิทธิผล แคลคูลเลเตอร์ของเราได้ทำให้กระบวนการนี้ง่ายขึ้นโดยการใช้สูตรอัตราการไหลมาตรฐานเพื่อให้ได้การวัด GPM ที่แม่นยำด้วยความต้องการข้อมูลที่น้อยที่สุด
GPM หรือ แกลลอนต่อ นาที เป็นหน่วยวัดมาตรฐานสำหรับอัตราการไหลของของเหลวในสหรัฐอเมริกาและบางประเทศอื่น ๆ ที่ใช้ระบบการวัดแบบจักรวรรดิ มันแสดงถึงปริมาณของของเหลว (เป็นแกลลอน) ที่ผ่านจุดหนึ่งในระบบในระยะเวลาหนึ่งนาที การวัดนี้มีความสำคัญสำหรับ:
การเข้าใจ GPM ของระบบของคุณเป็นสิ่งสำคัญในการรับประกันว่ามีน้ำหรือของเหลวอื่น ๆ ที่ถูกส่งไปในอัตราที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานที่ตั้งใจ ไม่ว่าจะเป็นการจัดหาน้ำให้กับบ้าน การชลประทานในฟาร์ม หรือการทำความเย็นอุปกรณ์ในอุตสาหกรรม
อัตราการไหลในแกลลอนต่อสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรต่อไปนี้:
โดยที่:
สูตรนี้ได้ถูกอนุมานจากสมการอัตราการไหลพื้นฐาน:
โดยที่:
สำหรับท่อวงกลม พื้นที่คือ:
เพื่อแปลงสิ่งนี้เป็นแกลลอนต่อเมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางอยู่ในนิ้วและความเร็วอยู่ในฟุตต่อวินาที:
การทำให้เรียบง่าย:
นี่ทำให้เราได้ค่าคงที่ 2.448 ซึ่งรวมปัจจัยการแปลงทั้งหมดที่จำเป็นในการแสดงผลลัพธ์ในแกลลอนต่อ นาที
การใช้แคลคูลเลเตอร์อัตราการไหล GPM ของเราเป็นเรื่องง่ายและตรงไปตรงมา:
ป้อนเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อ: ป้อนเส้นผ่านศูนย์กลางภายในของท่อในนิ้ว นี่คือเส้นผ่านศูนย์กลางภายในที่แท้จริงที่ของเหลวไหลผ่าน ไม่ใช่เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของท่อ
ป้อนความเร็วการไหล: ป้อนความเร็วของของเหลวในฟุตต่อวินาที หากคุณไม่ทราบความเร็ว แต่มีการวัดอื่น ๆ ให้ดูที่ส่วนคำถามที่พบบ่อยของเราเพื่อหาวิธีการคำนวณทางเลือก
คลิกคำนวณ: แคลคูลเลเตอร์จะประมวลผลข้อมูลของคุณโดยอัตโนมัติและแสดงอัตราการไหลในแกลลอนต่อ นาที
ตรวจสอบผลลัพธ์: GPM ที่คำนวณได้จะแสดงขึ้น พร้อมกับการแสดงภาพที่ช่วยให้เข้าใจได้ดีขึ้น
คัดลอกหรือแชร์ผลลัพธ์: คุณสามารถคัดลอกผลลัพธ์ได้อย่างง่ายดายเพื่อบันทึกหรือแชร์กับเพื่อนร่วมงาน
มาดูตัวอย่างการคำนวณกัน:
ใช้สูตร: GPM = 2.448 × D² × V GPM = 2.448 × 2² × 5 GPM = 2.448 × 4 × 5 GPM = 48.96
ดังนั้นอัตราการไหลจึงประมาณ 48.96 แกลลอนต่อ นาที
แคลคูลเลเตอร์ GPM มีการใช้งานที่หลากหลายและกรณีการใช้งานในอุตสาหกรรมและสถานการณ์ต่าง ๆ:
นักออกแบบภูมิทัศน์กำลังออกแบบระบบชลประทานสำหรับทรัพย์สินเชิงพาณิชย์ สายจ่ายหลักมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1.5 นิ้ว และน้ำไหลที่ 4 ฟุตต่อวินาที โดยใช้แคลคูลเลเตอร์ GPM:
GPM = 2.448 × 1.5² × 4 GPM = 2.448 × 2.25 × 4 GPM = 22.03
ด้วย GPM ประมาณ 22 แกลลอนต่อ นาที นักออกแบบสามารถกำหนดจำนวนโซนการชลประทานที่สามารถทำงานพร้อมกันได้และเลือกหัวสปริงเกลอร์ที่เหมาะสมตามความต้องการการไหลของแต่ละหัว
ในขณะที่แคลคูลเลเตอร์ของเราใช้เส้นผ่านศูนย์กลางท่อและความเร็ว มีวิธีการอื่น ๆ ในการวัดหรือประมาณอัตราการไหล:
การวัดโดยตรงโดยใช้เครื่องวัดการไหลเป็นวิธีที่แม่นยำที่สุด ประเภท ได้แก่:
สำหรับระบบขนาดเล็ก:
ใช้การวัดความดันและลักษณะของท่อเพื่อประมาณการไหลโดยใช้สมการ Hazen-Williams หรือ Darcy-Weisbach
การวัดการไหลของของไหลได้พัฒนาขึ้นอย่างมากตลอดประวัติศาสตร์ของมนุษย์:
อารยธรรมโบราณพัฒนาวิธีการที่เรียบง่ายในการวัดการไหลของน้ำสำหรับการชลประทานและระบบการกระจายน้ำ:
หน่วยแกลลอนต่อ นาที (GPM) ได้กลายเป็นมาตรฐานในสหรัฐอเมริกาเมื่อระบบประปาได้รับการพัฒนาและต้องการวิธีการวัดที่สอดคล้องกัน:
ปัจจุบัน GPM ยังคงเป็นหน่วยวัดอัตราการไหลมาตรฐานในระบบประปา การชลประทาน และการใช้งานในอุตสาหกรรมหลายแห่ง ในขณะที่ส่วนใหญ่ของโลกใช้ลิตรต่อ นาที (LPM) หรือ ลูกบาศก์เมตรต่อชั่วโมง (m³/h)
GPM (แกลลอนต่อ นาที) วัดปริมาณน้ำที่ไหลผ่านท่อในหนึ่งนาที ในขณะที่ ความดันน้ำ (โดยปกติจะวัดเป็น PSI - ปอนด์ต่อตารางนิ้ว) แสดงถึงแรงที่น้ำถูกดันผ่านท่อ แม้ว่าจะเกี่ยวข้องกัน แต่ก็เป็นการวัดที่แตกต่างกัน ระบบสามารถมีความดันสูงแต่มีการไหลต่ำ (เช่น รั่วที่รูเล็ก) หรือมีการไหลสูงโดยมีความดันค่อนข้างต่ำ (เช่น แม่น้ำที่เปิดกว้าง)
การแปลงทั่วไป ได้แก่:
บ้านทั่วไปต้องการประมาณ:
อุปกรณ์เฉพาะมีความต้องการของตัวเอง:
วัสดุท่อมีผลต่ออัตราการไหลผ่านค่าความหยาบภายใน:
ท่อที่มีขนาดเล็กเกินไปอาจทำให้เกิดปัญหาหลายอย่าง:
คุณสามารถประมาณความเร็วการไหลได้โดยใช้วิธีการเหล่านี้:
ใช่ อุณหภูมิของน้ำมีผลต่อความหนาแน่นและความหนืด ซึ่งสามารถมีผลต่อคุณลักษณะการไหล:
สูตร GPM (2.448 × D² × V) มีความแม่นยำสำหรับ:
ความแม่นยำอาจลดลงโดย:
เครื่องคิดเลขนี้ได้รับการปรับเทียบสำหรับน้ำ สำหรับของเหลวอื่น:
ความเร็วที่แนะนำแตกต่างกันไปตามการใช้งาน:
ความเร็วที่สูงเกินไปอาจทำให้เกิด:
นี่คือตัวอย่างวิธีการคำนวณ GPM ในภาษาการเขียนโปรแกรมต่าง ๆ:
1' สูตร Excel สำหรับการคำนวณ GPM
2=2.448*B2^2*C2
3
4' ฟังก์ชัน 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 คำนวณอัตราการไหลในแกลลอนต่อ นาที (GPM)
4
5 Args:
6 diameter_inches: เส้นผ่านศูนย์กลางของท่อในนิ้ว
7 velocity_ft_per_sec: ความเร็วการไหลในฟุตต่อวินาที
8
9 Returns:
10 อัตราการไหลในแกลลอนต่อ นาที
11 """
12 if diameter_inches <= 0:
13 raise ValueError("เส้นผ่านศูนย์กลางต้องมากกว่า 0")
14 if velocity_ft_per_sec < 0:
15 raise ValueError("ความเร็วไม่สามารถเป็นลบได้")
16
17 gpm = 2.448 * (diameter_inches ** 2) * velocity_ft_per_sec
18 return round(gpm, 2)
19
20# การใช้งานตัวอย่าง
21try:
22 pipe_diameter = 2.0 # นิ้ว
23 flow_velocity = 5.0 # ฟุตต่อวินาที
24 flow_rate = calculate_gpm(pipe_diameter, flow_velocity)
25 print(f"อัตราการไหล: {flow_rate} GPM")
26except ValueError as e:
27 print(f"ข้อผิดพลาด: {e}")
281/**
2 * คำนวณอัตราการไหลในแกลลอนต่อ นาที (GPM)
3 * @param {number} diameterInches - เส้นผ่านศูนย์กลางภายในของท่อในนิ้ว
4 * @param {number} velocityFtPerSec - ความเร็วการไหลในฟุตต่อวินาที
5 * @returns {number} อัตราการไหลในแกลลอนต่อ นาที
6 */
7function calculateGPM(diameterInches, velocityFtPerSec) {
8 if (diameterInches <= 0) {
9 throw new Error("เส้นผ่านศูนย์กลางต้องมากกว่า 0");
10 }
11 if (velocityFtPerSec < 0) {
12 throw new Error("ความเร็วไม่สามารถเป็นลบได้");
13 }
14
15 const gpm = 2.448 * Math.pow(diameterInches, 2) * velocityFtPerSec;
16 return parseFloat(gpm.toFixed(2));
17}
18
19// การใช้งานตัวอย่าง
20try {
21 const pipeDiameter = 2.0; // นิ้ว
22 const flowVelocity = 5.0; // ฟุตต่อวินาที
23 const flowRate = calculateGPM(pipeDiameter, flowVelocity);
24 console.log(`อัตราการไหล: ${flowRate} GPM`);
25} catch (error) {
26 console.error(`ข้อผิดพลาด: ${error.message}`);
27}
281/**
2 * คลาสยูทิลิตี้สำหรับการคำนวณอัตราการไหล
3 */
4public class FlowCalculator {
5
6 /**
7 * คำนวณอัตราการไหลในแกลลอนต่อ นาที (GPM)
8 *
9 * @param diameterInches เส้นผ่านศูนย์กลางภายในของท่อในนิ้ว
10 * @param velocityFtPerSec ความเร็วการไหลในฟุตต่อวินาที
11 * @return อัตราการไหลในแกลลอนต่อ นาที
12 * @throws IllegalArgumentException หากข้อมูลนำเข้าไม่ถูกต้อง
13 */
14 public static double calculateGPM(double diameterInches, double velocityFtPerSec) {
15 if (diameterInches <= 0) {
16 throw new IllegalArgumentException("เส้นผ่านศูนย์กลางต้องมากกว่า 0");
17 }
18 if (velocityFtPerSec < 0) {
19 throw new IllegalArgumentException("ความเร็วไม่สามารถเป็นลบได้");
20 }
21
22 double gpm = 2.448 * Math.pow(diameterInches, 2) * velocityFtPerSec;
23 // ปัดเป็น 2 ตำแหน่งทศนิยม
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; // นิ้ว
30 double flowVelocity = 5.0; // ฟุตต่อวินาที
31 double flowRate = calculateGPM(pipeDiameter, flowVelocity);
32 System.out.printf("อัตราการไหล: %.2f GPM%n", flowRate);
33 } catch (IllegalArgumentException e) {
34 System.err.println("ข้อผิดพลาด: " + e.getMessage());
35 }
36 }
37}
381#include <iostream>
2#include <cmath>
3#include <stdexcept>
4#include <iomanip>
5
6/**
7 * คำนวณอัตราการไหลในแกลลอนต่อ นาที (GPM)
8 *
9 * @param diameterInches เส้นผ่านศูนย์กลางภายในของท่อในนิ้ว
10 * @param velocityFtPerSec ความเร็วการไหลในฟุตต่อวินาที
11 * @return อัตราการไหลในแกลลอนต่อ นาที
12 * @throws std::invalid_argument หากข้อมูลนำเข้าไม่ถูกต้อง
13 */
14double calculateGPM(double diameterInches, double velocityFtPerSec) {
15 if (diameterInches <= 0) {
16 throw std::invalid_argument("เส้นผ่านศูนย์กลางต้องมากกว่า 0");
17 }
18 if (velocityFtPerSec < 0) {
19 throw std::invalid_argument("ความเร็วไม่สามารถเป็นลบได้");
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; // นิ้ว
29 double flowVelocity = 5.0; // ฟุตต่อวินาที
30
31 double flowRate = calculateGPM(pipeDiameter, flowVelocity);
32
33 std::cout << std::fixed << std::setprecision(2);
34 std::cout << "อัตราการไหล: " << flowRate << " GPM" << std::endl;
35 } catch (const std::exception& e) {
36 std::cerr << "ข้อผิดพลาด: " << e.what() << std::endl;
37 return 1;
38 }
39
40 return 0;
41}
421using System;
2
3public class FlowCalculator
4{
5 /// <summary>
6 /// คำนวณอัตราการไหลในแกลลอนต่อ นาที (GPM)
7 /// </summary>
8 /// <param name="diameterInches">เส้นผ่านศูนย์กลางภายในของท่อในนิ้ว</param>
9 /// <param name="velocityFtPerSec">ความเร็วการไหลในฟุตต่อวินาที</param>
10 /// <returns>อัตราการไหลในแกลลอนต่อ นาที</returns>
11 /// <exception cref="ArgumentException">เกิดขึ้นเมื่อข้อมูลนำเข้าไม่ถูกต้อง</exception>
12 public static double CalculateGPM(double diameterInches, double velocityFtPerSec)
13 {
14 if (diameterInches <= 0)
15 {
16 throw new ArgumentException("เส้นผ่านศูนย์กลางต้องมากกว่า 0");
17 }
18 if (velocityFtPerSec < 0)
19 {
20 throw new ArgumentException("ความเร็วไม่สามารถเป็นลบได้");
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; // นิ้ว
32 double flowVelocity = 5.0; // ฟุตต่อวินาที
33
34 double flowRate = CalculateGPM(pipeDiameter, flowVelocity);
35 Console.WriteLine($"อัตราการไหล: {flowRate} GPM");
36 }
37 catch (ArgumentException e)
38 {
39 Console.Error.WriteLine($"ข้อผิดพลาด: {e.Message}");
40 }
41 }
42}
43ตารางต่อไปนี้ให้ค่าตัวอย่าง GPM สำหรับการใช้งานต่าง ๆ เพื่อช่วยให้คุณตีความผลลัพธ์การคำนวณของคุณ:
| การใช้งาน | ช่วง GPM ที่เป็นไปได้ | หมายเหตุ |
|---|---|---|
| ก๊อกน้ำในห้องน้ำ | 1.0 - 2.2 | ก๊อกน้ำที่ประหยัดน้ำสมัยใหม่อยู่ที่ปลายต่ำ |
| ก๊อกน้ำในครัว | 1.5 - 2.5 | เครื่องฉีดน้ำที่ดึงออกอาจมีอัตราการไหลที่แตกต่างกัน |
| ฝักบัว | 1.5 - 3.0 | กฎระเบียบของรัฐบาลกลางจำกัดที่ 2.5 GPM สูงสุด |
| ก๊อกน้ำอาบน้ำ | 4.0 - 7.0 | อัตราการไหลที่สูงขึ้นสำหรับการเติมอ่างอาบน้ำให้เร็วขึ้น |
| โถส้วม | 3.0 - 5.0 | การไหลชั่วคราวระหว่างการกด flush |
| เครื่องล้างจาน | 2.0 - 4.0 | การไหลระหว่างการเติม |
| เครื่องซักผ้า | 4.0 - 5.0 | การไหลระหว่างการเติม |
| ท่อสวน (⅝") | 9.0 - 17.0 | แตกต่างกันตามแรงดันน้ำ |
| สปริงเกลอร์ในสวน | 2.0 - 5.0 | ต่อหัวสปริงเกลอร์แต่ละหัว |
| Hydrant ไฟ | 500 - 1500 | สำหรับการปฏิบัติการดับเพลิง |
| บริการน้ำประปาในบ้าน | 6.0 - 12.0 | การจัดหาน้ำทั้งบ้านทั่วไป |
| อาคารพาณิชย์ขนาดเล็ก | 20.0 - 100.0 | ขึ้นอยู่กับขนาดและการใช้งานของอาคาร |
สมาคมการประปาแห่งอเมริกา (2021). เครื่องวัดน้ำ—การเลือก การติดตั้ง การทดสอบ และการบำรุงรักษา (AWWA Manual M6).
สมาคมวิศวกรประปาแห่งอเมริกา (2020). คู่มือการออกแบบวิศวกรรมประปา เล่ม 2. ASPE.
Lindeburg, M. R. (2018). คู่มืออ้างอิงวิศวกรรมโยธาสำหรับการสอบ PE. Professional Publications, Inc.
องค์การป้องกันสิ่งแวดล้อม (2021). รหัสการประปาแบบสากล.
Cengel, Y. A., & Cimbala, J. M. (2017). กลศาสตร์ของไหล: พื้นฐานและการประยุกต์ใช้. McGraw-Hill Education.
กระทรวงพลังงานสหรัฐอเมริกา (2022). ประสิทธิภาพการใช้พลังงานและพลังงานทดแทน: ประสิทธิภาพการใช้น้ำ. https://www.energy.gov/eere/water-efficiency
สำนักงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อม (2021). โปรแกรม WaterSense. https://www.epa.gov/watersense
สมาคมการชลประทาน (2020). พื้นฐานการชลประทาน. สมาคมการชลประทาน.
คำอธิบายเมตา: คำนวณอัตราการไหลของของไหลในแกลลอนต่อ นาที (GPM) ด้วยเครื่องคิดเลขที่ใช้งานง่ายของเรา ป้อนเส้นผ่านศูนย์กลางท่อและความเร็วเพื่อกำหนดอัตราการไหลที่แม่นยำสำหรับการประปา การชลประทาน และการใช้งานในอุตสาหกรรม
ค้นพบเครื่องมือเพิ่มเติมที่อาจมีประโยชน์สำหรับการทำงานของคุณ