Tính toán tốc độ dòng chảy chất lỏng tính bằng gallon mỗi phút (GPM) dựa trên đường kính ống và tốc độ dòng chảy. Cần thiết cho thiết kế hệ thống ống nước, tưới tiêu và thủy lực.
Tính toán lưu lượng theo gallons mỗi phút dựa trên đường kính ống và tốc độ dòng chảy.
Lưu lượng được tính toán bằng công thức:
GPM = 2.448 × (diameter)² × velocity
Máy Tính Tốc Độ Dòng Chảy Gallons Mỗi Phút (GPM) là một công cụ thiết yếu để xác định thể tích chất lỏng chảy qua một ống trong một đơn vị thời gian. Máy tính này cung cấp một phương pháp đơn giản để tính toán tốc độ dòng chảy dựa trên đường kính ống và vận tốc chất lỏng. Dù bạn là một thợ sửa ống nước đang tính toán kích thước cho hệ thống nước dân dụng, một kỹ sư thiết kế ống công nghiệp, hay một chủ nhà đang khắc phục sự cố dòng chảy nước, việc hiểu GPM là rất quan trọng để đảm bảo các hệ thống vận chuyển chất lỏng hiệu quả và hiệu suất. Máy tính của chúng tôi đơn giản hóa quy trình này bằng cách áp dụng công thức tốc độ dòng chảy tiêu chuẩn để cung cấp các phép đo GPM chính xác với yêu cầu đầu vào tối thiểu.
GPM, hay Gallons Mỗi Phút, là một đơn vị đo lường tiêu chuẩn cho tốc độ dòng chảy chất lỏng ở Hoa Kỳ và một số quốc gia khác sử dụng hệ đo lường imperial. Nó đại diện cho thể tích chất lỏng (tính bằng gallons) đi qua một điểm nhất định trong hệ thống trong một phút. Đo lường này rất quan trọng cho:
Hiểu GPM của hệ thống của bạn là điều cần thiết để đảm bảo rằng nước hoặc các chất lỏng khác được cung cấp với tốc độ thích hợp cho mục đích sử dụng của chúng, cho dù đó là cung cấp cho một hộ gia đình, tưới tiêu cho một cánh đồng, hay làm mát thiết bị công nghiệp.
Tốc độ dòng chảy tính bằng gallons mỗi phút có thể được tính bằng công thức sau:
Trong đó:
Công thức này được suy ra từ phương trình tốc độ dòng chảy cơ bản:
Trong đó:
Đối với một ống tròn, diện tích là:
Để chuyển đổi điều này sang gallons mỗi phút khi đường kính tính bằng inch và vận tốc tính bằng feet mỗi giây:
Đơn giản hóa:
Điều này cho chúng ta hằng số 2.448, bao gồm tất cả các yếu tố chuyển đổi cần thiết để diễn đạt kết quả bằng gallons mỗi phút.
Sử dụng Máy Tính Tốc Độ Dòng Chảy Gallons Mỗi Phút của chúng tôi rất đơn giản và dễ dàng:
Nhập Đường Kính Ống: Nhập đường kính bên trong của ống của bạn tính bằng inch. Đây là đường kính bên trong thực tế nơi chất lỏng chảy, không phải đường kính bên ngoài của ống.
Nhập Vận Tốc Dòng Chảy: Nhập vận tốc của chất lỏng tính bằng feet mỗi giây. Nếu bạn không biết vận tốc nhưng có các phép đo khác, hãy xem phần Câu Hỏi Thường Gặp của chúng tôi để biết các phương pháp tính toán thay thế.
Nhấn Tính Toán: Máy tính sẽ tự động xử lý các đầu vào của bạn và hiển thị tốc độ dòng chảy tính bằng gallons mỗi phút.
Xem Kết Quả: GPM đã tính toán sẽ được hiển thị, cùng với một hình ảnh minh họa về dòng chảy để dễ hiểu hơn.
Sao Chép hoặc Chia Sẻ Kết Quả: Bạn có thể dễ dàng sao chép kết quả để ghi lại hoặc chia sẻ với đồng nghiệp.
Hãy cùng đi qua một phép tính mẫu:
Sử dụng công thức: GPM = 2.448 × D² × V GPM = 2.448 × 2² × 5 GPM = 2.448 × 4 × 5 GPM = 48.96
Do đó, tốc độ dòng chảy khoảng 48.96 gallons mỗi phút.
Máy tính GPM có nhiều ứng dụng thực tiễn trong các ngành công nghiệp và tình huống khác nhau:
Một kiến trúc sư cảnh quan đang thiết kế một hệ thống tưới tiêu cho một tài sản thương mại. Đường ống cung cấp chính có đường kính 1.5 inch, và nước chảy với vận tốc 4 feet mỗi giây. Sử dụng máy tính GPM:
GPM = 2.448 × 1.5² × 4 GPM = 2.448 × 2.25 × 4 GPM = 22.03
Với khoảng 22 GPM có sẵn, kiến trúc sư có thể xác định số lượng vùng tưới có thể hoạt động đồng thời và chọn đầu phun thích hợp dựa trên yêu cầu dòng chảy của chúng.
Mặc dù máy tính của chúng tôi sử dụng đường kính ống và vận tốc, có những cách khác để đo hoặc ước tính tốc độ dòng chảy:
Đo trực tiếp bằng cách sử dụng đồng hồ đo dòng chảy là phương pháp chính xác nhất. Các loại bao gồm:
Đối với các hệ thống nhỏ hơn:
Sử dụng các phép đo áp suất và đặc điểm ống để ước tính dòng chảy bằng cách sử dụng các phương trình Hazen-Williams hoặc Darcy-Weisbach.
Việc đo lường dòng chảy chất lỏng đã phát triển đáng kể trong suốt lịch sử nhân loại:
Các nền văn minh cổ đại đã phát triển các phương pháp thô sơ để đo dòng chảy nước cho tưới tiêu và hệ thống phân phối nước:
Đơn vị gallons mỗi phút (GPM) đã trở thành tiêu chuẩn ở Hoa Kỳ khi các hệ thống ống nước phát triển và yêu cầu các phương pháp đo lường nhất quán:
Ngày nay, GPM vẫn là đơn vị đo tốc độ dòng chảy tiêu chuẩn trong ống nước dân dụng, tưới tiêu và nhiều ứng dụng công nghiệp, trong khi phần lớn thế giới sử dụng lít mỗi phút (LPM) hoặc mét khối mỗi giờ (m³/h).
GPM (Gallons Mỗi Phút) đo lường thể tích nước chảy qua một ống mỗi phút, trong khi áp suất nước (thường được đo bằng PSI - pounds per square inch) cho biết lực mà nước được đẩy qua ống. Mặc dù có liên quan, nhưng chúng là các phép đo khác nhau. Một hệ thống có thể có áp suất cao nhưng dòng chảy thấp (như một lỗ hổng nhỏ), hoặc dòng chảy cao với áp suất tương đối thấp (như một con sông mở).
Các chuyển đổi phổ biến bao gồm:
Một ngôi nhà dân dụng điển hình yêu cầu khoảng:
Các thiết bị cụ thể có yêu cầu riêng:
Vật liệu ống ảnh hưởng đến tốc độ dòng chảy thông qua hệ số nhám bên trong của nó:
Các ống nhỏ hơn có thể gây ra một số vấn đề:
Bạn có thể ước tính tốc độ dòng chảy bằng các phương pháp sau:
Có, nhiệt độ nước ảnh hưởng đến mật độ và độ nhớt, điều này có thể tác động đến các đặc tính dòng chảy:
Công thức GPM (2.448 × D² × V) chính xác cho:
Độ chính xác có thể giảm bởi:
Máy tính này được hiệu chỉnh cho nước. Đối với các chất lỏng khác:
Tốc độ dòng chảy được khuyến nghị thay đổi theo ứng dụng:
Tốc độ quá cao có thể gây ra:
Dưới đây là các ví dụ về cách tính GPM trong nhiều ngôn ngữ lập trình khác nhau:
1' Công thức Excel cho phép tính GPM
2=2.448*B2^2*C2
3
4' Hàm 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 Tính toán tốc độ dòng chảy tính bằng gallons mỗi phút (GPM)
4
5 Args:
6 diameter_inches: Đường kính bên trong ống tính bằng inch
7 velocity_ft_per_sec: Vận tốc dòng chảy tính bằng feet mỗi giây
8
9 Returns:
10 Tốc độ dòng chảy tính bằng gallons mỗi phút
11 """
12 if diameter_inches <= 0:
13 raise ValueError("Đường kính phải lớn hơn không")
14 if velocity_ft_per_sec < 0:
15 raise ValueError("Vận tốc không thể âm")
16
17 gpm = 2.448 * (diameter_inches ** 2) * velocity_ft_per_sec
18 return round(gpm, 2)
19
20# Ví dụ sử dụng
21try:
22 pipe_diameter = 2.0 # inch
23 flow_velocity = 5.0 # feet mỗi giây
24 flow_rate = calculate_gpm(pipe_diameter, flow_velocity)
25 print(f"Tốc độ dòng chảy: {flow_rate} GPM")
26except ValueError as e:
27 print(f"Lỗi: {e}")
281/**
2 * Tính toán tốc độ dòng chảy tính bằng gallons mỗi phút (GPM)
3 * @param {number} diameterInches - Đường kính bên trong ống tính bằng inch
4 * @param {number} velocityFtPerSec - Vận tốc dòng chảy tính bằng feet mỗi giây
5 * @returns {number} Tốc độ dòng chảy tính bằng gallons mỗi phút
6 */
7function calculateGPM(diameterInches, velocityFtPerSec) {
8 if (diameterInches <= 0) {
9 throw new Error("Đường kính phải lớn hơn không");
10 }
11 if (velocityFtPerSec < 0) {
12 throw new Error("Vận tốc không thể âm");
13 }
14
15 const gpm = 2.448 * Math.pow(diameterInches, 2) * velocityFtPerSec;
16 return parseFloat(gpm.toFixed(2));
17}
18
19// Ví dụ sử dụng
20try {
21 const pipeDiameter = 2.0; // inch
22 const flowVelocity = 5.0; // feet mỗi giây
23 const flowRate = calculateGPM(pipeDiameter, flowVelocity);
24 console.log(`Tốc độ dòng chảy: ${flowRate} GPM`);
25} catch (error) {
26 console.error(`Lỗi: ${error.message}`);
27}
281/**
2 * Lớp tiện ích để tính toán tốc độ dòng chảy
3 */
4public class FlowCalculator {
5
6 /**
7 * Tính toán tốc độ dòng chảy tính bằng gallons mỗi phút (GPM)
8 *
9 * @param diameterInches Đường kính bên trong ống tính bằng inch
10 * @param velocityFtPerSec Vận tốc dòng chảy tính bằng feet mỗi giây
11 * @return Tốc độ dòng chảy tính bằng gallons mỗi phút
12 * @throws IllegalArgumentException nếu đầu vào không hợp lệ
13 */
14 public static double calculateGPM(double diameterInches, double velocityFtPerSec) {
15 if (diameterInches <= 0) {
16 throw new IllegalArgumentException("Đường kính phải lớn hơn không");
17 }
18 if (velocityFtPerSec < 0) {
19 throw new IllegalArgumentException("Vận tốc không thể âm");
20 }
21
22 double gpm = 2.448 * Math.pow(diameterInches, 2) * velocityFtPerSec;
23 // Làm tròn đến 2 chữ số thập phân
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; // inch
30 double flowVelocity = 5.0; // feet mỗi giây
31 double flowRate = calculateGPM(pipeDiameter, flowVelocity);
32 System.out.printf("Tốc độ dòng chảy: %.2f GPM%n", flowRate);
33 } catch (IllegalArgumentException e) {
34 System.err.println("Lỗi: " + e.getMessage());
35 }
36 }
37}
381#include <iostream>
2#include <cmath>
3#include <stdexcept>
4#include <iomanip>
5
6/**
7 * Tính toán tốc độ dòng chảy tính bằng gallons mỗi phút (GPM)
8 *
9 * @param diameterInches Đường kính bên trong ống tính bằng inch
10 * @param velocityFtPerSec Vận tốc dòng chảy tính bằng feet mỗi giây
11 * @return Tốc độ dòng chảy tính bằng gallons mỗi phút
12 * @throws std::invalid_argument nếu đầu vào không hợp lệ
13 */
14double calculateGPM(double diameterInches, double velocityFtPerSec) {
15 if (diameterInches <= 0) {
16 throw std::invalid_argument("Đường kính phải lớn hơn không");
17 }
18 if (velocityFtPerSec < 0) {
19 throw std::invalid_argument("Vận tốc không thể âm");
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; // inch
29 double flowVelocity = 5.0; // feet mỗi giây
30
31 double flowRate = calculateGPM(pipeDiameter, flowVelocity);
32
33 std::cout << std::fixed << std::setprecision(2);
34 std::cout << "Tốc độ dòng chảy: " << flowRate << " GPM" << std::endl;
35 } catch (const std::exception& e) {
36 std::cerr << "Lỗi: " << e.what() << std::endl;
37 return 1;
38 }
39
40 return 0;
41}
421using System;
2
3public class FlowCalculator
4{
5 /// <summary>
6 /// Tính toán tốc độ dòng chảy tính bằng gallons mỗi phút (GPM)
7 /// </summary>
8 /// <param name="diameterInches">Đường kính bên trong ống tính bằng inch</param>
9 /// <param name="velocityFtPerSec">Vận tốc dòng chảy tính bằng feet mỗi giây</param>
10 /// <returns>Tốc độ dòng chảy tính bằng gallons mỗi phút</returns>
11 /// <exception cref="ArgumentException">Ném ra khi đầu vào không hợp lệ</exception>
12 public static double CalculateGPM(double diameterInches, double velocityFtPerSec)
13 {
14 if (diameterInches <= 0)
15 {
16 throw new ArgumentException("Đường kính phải lớn hơn không");
17 }
18 if (velocityFtPerSec < 0)
19 {
20 throw new ArgumentException("Vận tốc không thể âm");
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; // inch
32 double flowVelocity = 5.0; // feet mỗi giây
33
34 double flowRate = CalculateGPM(pipeDiameter, flowVelocity);
35 Console.WriteLine($"Tốc độ dòng chảy: {flowRate} GPM");
36 }
37 catch (ArgumentException e)
38 {
39 Console.Error.WriteLine($"Lỗi: {e.Message}");
40 }
41 }
42}
43Bảng sau cung cấp các giá trị GPM thông thường cho các ứng dụng khác nhau để giúp bạn diễn giải kết quả tính toán của mình:
| Ứng Dụng | Phạm Vi GPM Thông Thường | Ghi Chú |
|---|---|---|
| Vòi rửa phòng tắm | 1.0 - 2.2 | Các vòi tiết kiệm nước hiện đại thường ở đầu thấp |
| Vòi rửa bếp | 1.5 - 2.5 | Các vòi có đầu phun có thể có tốc độ dòng chảy khác nhau |
| Đầu vòi sen | 1.5 - 3.0 | Các quy định liên bang giới hạn tối đa là 2.5 GPM |
| Vòi bồn tắm | 4.0 - 7.0 | Dòng chảy cao hơn để làm đầy bồn tắm nhanh hơn |
| Bồn cầu | 3.0 - 5.0 | Dòng chảy tạm thời trong quá trình xả |
| Máy rửa chén | 2.0 - 4.0 | Dòng chảy trong các chu kỳ làm đầy |
| Máy giặt | 4.0 - 5.0 | Dòng chảy trong các chu kỳ làm đầy |
| Ống vườn (⅝") | 9.0 - 17.0 | Thay đổi theo áp suất nước |
| Đầu phun tưới | 2.0 - 5.0 | Tính cho mỗi đầu phun |
| Cột nước cứu hỏa | 500 - 1500 | Đối với các hoạt động chữa cháy |
| Dịch vụ nước dân dụng | 6.0 - 12.0 | Cung cấp cho toàn bộ nhà |
| Tòa nhà thương mại nhỏ | 20.0 - 100.0 | Phụ thuộc vào kích thước và cách sử dụng của tòa nhà |
Hiệp hội Cấp nước Hoa Kỳ. (2021). Đồng Hồ Đo Nước—Lựa Chọn, Lắp Đặt, Kiểm Tra và Bảo Trì (Tài liệu AWWA M6).
Hiệp hội Kỹ sư Ống nước Hoa Kỳ. (2020). Sổ Tay Thiết Kế Kỹ Thuật Ống Nước, Tập 2. ASPE.
Lindeburg, M. R. (2018). Sổ Tay Tham Khảo Kỹ Thuật Xây Dựng cho Kỳ Thi PE. Professional Publications, Inc.
Hiệp hội Các nhà Lập pháp và Cơ quan Cơ khí Quốc tế. (2021). Quy Tắc Ống Nước Thống Nhất.
Cengel, Y. A., & Cimbala, J. M. (2017). Cơ Học Chất Lỏng: Cơ Bản và Ứng Dụng. McGraw-Hill Education.
Bộ Năng lượng Hoa Kỳ. (2022). Hiệu Quả Năng Lượng & Năng Lượng Tái Tạo: Hiệu Quả Nước. https://www.energy.gov/eere/water-efficiency
Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ. (2021). Chương Trình WaterSense. https://www.epa.gov/watersense
Hiệp hội Tưới Tiêu. (2020). Cơ Bản Về Tưới Tiêu. Hiệp hội Tưới Tiêu.
Meta Description: Tính toán tốc độ dòng chảy chất lỏng tính bằng gallons mỗi phút (GPM) với máy tính dễ sử dụng của chúng tôi. Nhập đường kính ống và vận tốc để xác định tốc độ dòng chảy chính xác cho ống nước, tưới tiêu và các ứng dụng công nghiệp.
Khám phá thêm các công cụ có thể hữu ích cho quy trình làm việc của bạn