Boru Hacmi Hesaplayıcı - Silindirik Boru Kapasitesini Hesaplama

Boru hacmi hesaplayıcı nedir?

Boru hacmi hesaplayıcı, silindirik bir borunun içindeki alanın ne kadar olduğunu bulur. Hacmi kübik birim cinsinden hesaplamak için borunun iç çapını ve uzunluğunu kullanır. Bu, borunun ne kadar su, gaz veya başka bir akışkan taşıyabileceğini gösterir.

Bu hesaplayıcı nasıl kullanılır?

Hesaplayıcıda iki alan vardır: borunun iç çapı ve uzunluğu. Birim girilmesini istemez. Her iki sayı da aynı birimde olmalıdır; sonuç da buna karşılık gelen kübik birim cinsinden verilir. Çap ve uzunluk inç cinsinden girilirse sonuç kübik inç, ikisi de metre cinsinden girilirse sonuç metreküp olur.

Hesaplayıcı, sonucun altında iki işlem adımını iki ondalık basamağa yuvarlayarak gösterir: çaptan türettiği yarıçap ve bu yarıçaptan hesapladığı hacim. Sıfır veya daha küçük çap ya da uzunluk kabul edilmez; her iki sayı da sıfırdan büyük olana kadar sonuç boş kalır.

Araç ayrıca borunun çizimini gösterir. Bu çizim ölçekli bir model değil, şematik bir gösterimdir. Çizim her zaman aynı 300 × 200 kutuya sığar ve minimum bir boyuta sahiptir; bu nedenle çok uzun ve ince bir boru bile kıl inceliğinde bir çizgi yerine görülebilen bir tüp olarak gösterilir .

Hesaplayıcının varsayılan değerleriyle örnek

Hesaplayıcı 10 çap ve 20 uzunluk değerleriyle açılır.

• Yarıçap = 10 ÷ 2 = 5,00
• Hacim = π × 5,00² × 20 = π × 500 ≈ 1.570,80 kübik birim

Çapı 5, uzunluğu 10 olarak değiştirildiğinde sonuç π × 2,5² × 10 ≈ 196,35 kübik birim olur.

Boru hacmi formülü

Boru bir silindir olduğundan hacmi standart silindir formülüne göre hesaplanır:

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

• $V$, kübik birim cinsinden hacimdir
• $\pi$ (pi) yaklaşık olarak 3,14159 değerindedir
• $r$, borunun yarıçapıdır (çapın yarısı)
• $h$, borunun uzunluğudur

Boru ölçüleri genellikle yarıçap yerine çap olarak verildiğinden formül çoğu zaman şu şekilde yazılır:

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

Burada $d$ çapı ifade eder. Bu formül, akışkanın gerçekten içinden geçtiği boru içindeki hacmi verir. Yalnızca uzunluğu boyunca çapı sabit olan dairesel borular için geçerlidir.

İnsanların karıştırdığı iki nokta vardır. Birincisi, gerçek boruların et kalınlığı vardır; bu nedenle dış çapları iç çaplarından büyüktür. Akışkan kapasitesini hesaplarken her zaman iç çapı (ID) kullanın. “4 inç schedule 40 çelik boru” olarak satılan bir borunun gerçek iç çapı yaklaşık 4,026 inçtir (10,2 cm); tam olarak 4 inç değildir (10 cm). İkincisi, çarpma işleminden önce çap ve uzunluk aynı birimde olmalıdır. Çap inç cinsindeyse uzunluğu önce fitten inçe dönüştürün (12 ile çarpın); aksi takdirde sonuç büyük bir katsayı nedeniyle hatalı çıkar.

konut su hattı

Bir tesisatçı, iç çapı 4 inç (10 cm) ve uzunluğu 10 fit (3 m) olan bir su hattının boyutunu belirlemektedir.

Adım 1. Birimleri eşitleyin. Uzunluğu inçe dönüştürün: 10 fit × 12 = 120 inç (305 cm)

Adım 2. Yarıçapı bulun. Yarıçap = 4 ÷ 2 = 2 inç

Adım 3. Formülü uygulayın.

V = π × 2² × 120 = π × 4 × 120 ≈ 1.508 kübik inç (24.700 cm³)

Sonucu dönüştürürsek: 1.508 kübik inç (24.700 cm³) yaklaşık 6,53 galona (24,7 L) veya 24,7 litreye eşittir. Bu, herhangi bir anda su ısıtıcısı ile armatür arasındaki boruda bulunan yaklaşık su miktarıdır.

Birim dönüşümleri

Hesaplayıcı, çap ve uzunluk için girilen birimle eşleşen kübik birim cinsinden sonuç verir. Yaygın dönüşümler şunlardır:

• 1 fit küp (0,028 m³) = 7,48 galon (28,3 L) (ABD)
• 1 fit küp = 28,32 litre
• 1 inç küp = 0,0164 litre
• 1 metreküp = 1.000 litre
• 1 metreküp = 264,17 galon (1.000 L) (ABD)

Boru hacmi neden önemlidir?

Boru hacmini bilmek çeşitli pratik durumlarda yardımcı olur:

• Tesisat. Bir boru hattında duran suyun hacmi, sıcak suyun bir armatüre ulaşmasının ne kadar sürdüğünü ve bir pompanın ne kadar su taşıması gerektiğini etkiler. 1.000 fit uzunluğundaki 6 inç bir boru hattında yaklaşık 1.469 galon (5.560 L) durağan su bulunur.
• Kimyasal ve proses borulaması. Hacim, hat yıkama veya ürün değişimi sırasında ne kadar ürün kaybedileceğini ve akışkanın boru içinde ne kadar süre kalacağını (bekleme süresi) belirler.
• İnşaat. Döşeme direkleri için kullanılan sonotüp gibi silindirik beton kalıplarında, kaç torba beton karışımı alınacağını belirlemek için hacim hesabı gerekir.
• Sulama. Ana hat ve damlama hattı hacmi, bir sistemin aynı anda kaç damlatıcıyı çalıştırabileceğini ve enjeksiyon için ne kadar gübre çözeltisi gerektiğini etkiler.
• Yeraltı suyu izleme. Geçerli bir numune alınmadan önce kuyudan ne kadar su pompalanması gerektiğini (boşaltma) hesaplamak için kuyu muhafaza borusunun hacmi kullanılır.

İlgili hesaplamalar

Boru etinin (malzemenin) hacmi ve ağırlığı

Borunun içinden geçen akışkan yerine boru malzemesinin ağırlığını veya maliyetini tahmin etmek için hem iç hem de dış çap gerekir:

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

Burada $R$ dış yarıçapı, $r$ ise iç yarıçapı ifade eder. Bu hacim malzemenin yoğunluğuyla çarpıldığında ağırlık elde edilir.

Örnek: 20 fit uzunluğunda 4 inç schedule 40 çelik borunun dış çapı 4,5 inç (11,4 cm), iç çapı ise 4,026 inçtir (10,2 cm). Fit cinsine dönüştürüldüğünde R = 0,1875 fit (0,0572 m) ve r = 0,1678 fit (0,0511 m) (yaklaşık) olur. Et hacmi yaklaşık 0,44 fit küp (0,0125 m³) çıkar. Çeliğin yoğunluğu fit küp başına yaklaşık 490 libre (222 kg) olduğundan borunun ağırlığı yaklaşık 216 libre (98 kg) olur.

Borudan geçen debi

Hacim, bir borunun ne kadar akışkan tuttuğunu ölçer. Debi ise birim zamanda içinden geçen akışkan miktarını ölçer:

$Q = A \times v$

Burada $Q$ debi, $A$ borunun kesit alanı ($\pi r^2$), $v$ ise akışkan hızıdır.

Örnek: 4 inç bir borunun kesit alanı yaklaşık 12,57 inç karedir (81,1 cm²). Saniyede 3 fit (0,91 m) hızla akış sağlandığında, dakikada yaklaşık 117,5 galon (445 L) taşır. Çapın 8 inçe (20 cm) çıkarılması alanı dört katına çıkarır; böylece aynı hızda dakikada yaklaşık 470 galon (1.780 L) taşınır. Debi kapasitesi çapın kendisiyle değil, çapın karesiyle orantılıdır.

Kısmen dolu borular

Yağmur suyu drenajları ve cazibeli kanalizasyonlar çoğu zaman tamamen dolu değil, kısmen dolu çalışır. Yatay ve kısmen dolu bir borudaki akışkan hacmi doluluk açısına bağlıdır ve dolu bir boruya göre hesaplanması daha karmaşıktır. Drenaj mühendisleri bunu elle hesaplamak yerine genellikle başvuru çizelgeleri veya yazılım kullanır.

Yaygın boru hacimleri (hızlı başvuru)

İç çapa göre yaygın boru ölçülerinin tuttuğu yaklaşık hacim:

Bu değerler nominal boru ölçüsünü varsayar. Gerçek iç çap, boru et kalınlığı sınıfına ve malzemeye göre değişir; bu nedenle kritik işler için üreticinin teknik özelliklerini kontrol edin.

Sık sorulan sorular

Boru hacmi hesaplama formülü nedir?

V = πr²h; burada r yarıçap (çapın yarısı), h ise uzunluktur. Boru genellikle çapıyla belirtildiğinden pratik biçim V = π(d/2)²h şeklindedir.

İç çapı mı, dış çapı mı kullanmalıyım?

Bir borunun ne kadar akışkan taşıyabileceğini bulmak için iç çapı (ID) kullanın. Dış çap (OD), yalnızca boru etinin malzeme hacmini bulmak için ID ile birlikte gerekir; örneğin ağırlık tahmini yapılırken.

Hacim sonucunu galona veya litreye nasıl dönüştürürüm?

Bir dönüşüm katsayısıyla çarpın: 1 fit küp, 7,48 galona veya 28,32 litreye; 1 inç küp ise 0,0164 litreye eşittir. Hacmin ve dönüşüm katsayısının aynı temel birimi (fit veya inç) kullandığından emin olun.

Borunun içindeki sıvının ağırlığını nasıl bulurum?

Hacmi sıvının yoğunluğuyla çarpın. Suyun ağırlığı galon başına yaklaşık 8,34 libre (3,78 kg) olduğundan, 100 galon (380 L) su taşıyan bir boruda yaklaşık 834 libre (378 kg) su bulunur. Bu, dolu boruyu yukarıda taşıyan yapısal destekler açısından önemlidir.

Boru et kalınlığı hacim hesabını etkiler mi?

İç çapı değiştirerek hacmi dolaylı olarak etkiler. schedule 40 sınıfındaki 4 inç borunun iç çapı 4,026 inç iken, schedule 80 sınıfındaki aynı nominal ölçünün iç çapı 3,826 inç olur. Hacim yaklaşık %10 daha azdır; çünkü schedule 80 daha kalın bir ete sahiptir.

Debi boru hacminden nasıl farklıdır?

Hacim sabit bir kapasitedir; debi ise Q = A × v ile bulunan, birim zamanda bir noktadan geçen akışkan miktarıdır. Örneğin, kesit alanı yaklaşık 3,14 inç kare (20,3 cm²) olan 2 inç bir boruda su saniyede 5 fit (1,5 m) hızla akarsa, dakikada yaklaşık 49 galon (185 L) taşınır.

Kaynaklar

1. ASME B36.10M – Kaynaklı ve dikişsiz dövme çelik boru: standart boru ölçüleri ve toleransları.
2. Uluslararası Tesisat Kodu (IPC): boru boyutlandırma ve hidrolik tasarım için kurallar.
3. Cengel, Y. A. ve Cimbala, J. M. (2017). Akışkanlar Mekaniği: Temeller ve Uygulamalar (4. baskı). McGraw-Hill Education.
4. ASTM A53/A53M-20 – Boru, Çelik için Standart Şartname: çelik boru üretim standartları.