根据管道直径和流速计算流体流量(以每分钟加仑为单位)。对于管道、灌溉和液压系统设计至关重要。
根据管道直径和流速计算每分钟的流量。
流量使用以下公式计算:
GPM = 2.448 × (diameter)² × velocity
每分钟加仑 (GPM) 流量计算器是一个重要工具,用于确定单位时间内流经管道的液体体积。该计算器提供了一种简单的方法,根据管道直径和液体速度计算流量。无论您是为住宅供水系统选择管道的水管工,还是为工业管道设计的工程师,或者是排查水流问题的房主,了解 GPM 对于确保流体运输系统的高效和有效至关重要。我们的计算器通过应用标准流量公式简化了这一过程,以最少的输入要求提供准确的 GPM 测量。
GPM,或每分钟加仑,是美国及一些使用英制测量系统的国家中流体流量的标准测量单位。它表示在一分钟内通过系统中给定点的液体体积(以加仑为单位)。这一测量对于以下方面至关重要:
了解您系统的 GPM 对于确保水或其他液体以适当的速率送达其预定用途至关重要,无论是供给家庭、灌溉农田,还是冷却工业设备。
每分钟加仑的流量可以使用以下公式计算:
其中:
该公式源自基本流量方程:
其中:
对于圆形管道,面积为:
当直径以英寸为单位,速度以英尺每秒为单位时,将其转换为每分钟加仑:
简化后:
这给出了我们的常数 2.448,它包含了所有将结果以每分钟加仑表示所需的转换因子。
使用我们的每分钟加仑流量计算器非常简单明了:
输入管道直径:以英寸为单位输入管道的内径。这是液体流动的实际内径,而不是管道的外径。
输入流速:以英尺每秒为单位输入液体的速度。如果您不知道速度但有其他测量,请查看我们的常见问题解答部分以获取替代计算方法。
点击计算:计算器将自动处理您的输入并显示每分钟加仑的流量。
查看结果:计算出的 GPM 将显示,并附有流动的可视化表示,以便更好地理解。
复制或分享结果:您可以轻松复制结果以备记录或与同事分享。
让我们通过一个示例计算来演示:
使用公式:GPM = 2.448 × D² × V GPM = 2.448 × 2² × 5 GPM = 2.448 × 4 × 5 GPM = 48.96
因此,流量约为 48.96 加仑每分钟。
GPM 计算器在各个行业和场景中有许多实际应用:
一位景观设计师正在为商业物业设计灌溉系统。主供水管的直径为 1.5 英寸,水流速为 4 英尺每秒。使用 GPM 计算器:
GPM = 2.448 × 1.5² × 4 GPM = 2.448 × 2.25 × 4 GPM = 22.03
可用流量约为 22 GPM,设计师现在可以确定可以同时操作多少个灌溉区域,并根据每个喷头的单独流量要求选择合适的喷头。
虽然我们的计算器使用管道直径和速度,但还有其他方法可以测量或估算流量:
使用流量计进行直接测量是最准确的方法。类型包括:
对于较小的系统:
使用压力测量和管道特性,通过哈根-波塞尔方程或达西-威斯巴赫方程估算流量。
流体流量的测量在整个人类历史中经历了显著的发展:
早期文明开发了原始方法来测量水流,以便进行灌溉和水分配系统:
每分钟加仑(GPM)单位随着管道系统的发展而标准化,要求一致的测量方法:
如今,GPM 仍然是美国管道、灌溉和许多工业应用中的标准流量测量单位,而世界上大部分地区使用每分钟升(LPM)或每小时立方米(m³/h)。
GPM(每分钟加仑) 测量的是每分钟流经管道的水量,而 水压(通常以 PSI - 每平方英寸磅为单位)表示水通过管道的推力。虽然它们相关,但它们是不同的测量。一个系统可以有高压但低流量(如针孔泄漏),也可以有高流量但相对低压(如宽阔的河流)。
常见的转换包括:
典型的住宅家庭大约需要:
特定设备有其自身的要求:
管道材料通过其内表面粗糙度系数影响流量:
管道过小可能导致几个问题:
您可以使用以下方法估算流速:
是的,水温会影响密度和粘度,从而影响流动特性:
GPM 公式(2.448 × D² × V)在以下情况下是准确的:
准确性可能因以下因素而降低:
该计算器针对水进行了校准。对于其他流体:
推荐的流速因应用而异:
流速过高可能导致:
以下是如何在各种编程语言中计算 GPM 的示例:
1' Excel 公式用于 GPM 计算
2=2.448*B2^2*C2
3
4' Excel VBA 函数
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
14
1def calculate_gpm(diameter_inches, velocity_ft_per_sec):
2 """
3 计算每分钟加仑 (GPM) 的流量
4
5 参数:
6 diameter_inches: 管道内径(英寸)
7 velocity_ft_per_sec: 液体速度(英尺/秒)
8
9 返回:
10 每分钟加仑的流量
11 """
12 if diameter_inches <= 0:
13 raise ValueError("直径必须大于零")
14 if velocity_ft_per_sec < 0:
15 raise ValueError("速度不能为负")
16
17 gpm = 2.448 * (diameter_inches ** 2) * velocity_ft_per_sec
18 return round(gpm, 2)
19
20# 示例用法
21try:
22 pipe_diameter = 2.0 # 英寸
23 flow_velocity = 5.0 # 英尺每秒
24 flow_rate = calculate_gpm(pipe_diameter, flow_velocity)
25 print(f"流量:{flow_rate} GPM")
26except ValueError as e:
27 print(f"错误:{e}")
28
1/**
2 * 计算每分钟加仑 (GPM) 的流量
3 * @param {number} diameterInches - 管道内径(英寸)
4 * @param {number} velocityFtPerSec - 液体速度(英尺/秒)
5 * @returns {number} 每分钟加仑的流量
6 */
7function calculateGPM(diameterInches, velocityFtPerSec) {
8 if (diameterInches <= 0) {
9 throw new Error("直径必须大于零");
10 }
11 if (velocityFtPerSec < 0) {
12 throw new Error("速度不能为负");
13 }
14
15 const gpm = 2.448 * Math.pow(diameterInches, 2) * velocityFtPerSec;
16 return parseFloat(gpm.toFixed(2));
17}
18
19// 示例用法
20try {
21 const pipeDiameter = 2.0; // 英寸
22 const flowVelocity = 5.0; // 英尺每秒
23 const flowRate = calculateGPM(pipeDiameter, flowVelocity);
24 console.log(`流量:${flowRate} GPM`);
25} catch (error) {
26 console.error(`错误:${error.message}`);
27}
28
1/**
2 * 实用程序类,用于计算流量
3 */
4public class FlowCalculator {
5
6 /**
7 * 计算每分钟加仑 (GPM) 的流量
8 *
9 * @param diameterInches 管道内径(英寸)
10 * @param velocityFtPerSec 液体速度(英尺/秒)
11 * @return 每分钟加仑的流量
12 * @throws IllegalArgumentException 如果输入无效
13 */
14 public static double calculateGPM(double diameterInches, double velocityFtPerSec) {
15 if (diameterInches <= 0) {
16 throw new IllegalArgumentException("直径必须大于零");
17 }
18 if (velocityFtPerSec < 0) {
19 throw new IllegalArgumentException("速度不能为负");
20 }
21
22 double gpm = 2.448 * Math.pow(diameterInches, 2) * velocityFtPerSec;
23 // 四舍五入到小数点后两位
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; // 英寸
30 double flowVelocity = 5.0; // 英尺每秒
31 double flowRate = calculateGPM(pipeDiameter, flowVelocity);
32 System.out.printf("流量:%.2f GPM%n", flowRate);
33 } catch (IllegalArgumentException e) {
34 System.err.println("错误:" + e.getMessage());
35 }
36 }
37}
38
1#include <iostream>
2#include <cmath>
3#include <stdexcept>
4#include <iomanip>
5
6/**
7 * 计算每分钟加仑 (GPM) 的流量
8 *
9 * @param diameterInches 管道内径(英寸)
10 * @param velocityFtPerSec 液体速度(英尺/秒)
11 * @return 每分钟加仑的流量
12 * @throws std::invalid_argument 如果输入无效
13 */
14double calculateGPM(double diameterInches, double velocityFtPerSec) {
15 if (diameterInches <= 0) {
16 throw std::invalid_argument("直径必须大于零");
17 }
18 if (velocityFtPerSec < 0) {
19 throw std::invalid_argument("速度不能为负");
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; // 英寸
29 double flowVelocity = 5.0; // 英尺每秒
30
31 double flowRate = calculateGPM(pipeDiameter, flowVelocity);
32
33 std::cout << std::fixed << std::setprecision(2);
34 std::cout << "流量:" << flowRate << " GPM" << std::endl;
35 } catch (const std::exception& e) {
36 std::cerr << "错误:" << e.what() << std::endl;
37 return 1;
38 }
39
40 return 0;
41}
42
1using System;
2
3public class FlowCalculator
4{
5 /// <summary>
6 /// 计算每分钟加仑 (GPM) 的流量
7 /// </summary>
8 /// <param name="diameterInches">管道内径(英寸)</param>
9 /// <param name="velocityFtPerSec">液体速度(英尺/秒)</param>
10 /// <returns>每分钟加仑的流量</returns>
11 /// <exception cref="ArgumentException">当输入无效时抛出</exception>
12 public static double CalculateGPM(double diameterInches, double velocityFtPerSec)
13 {
14 if (diameterInches <= 0)
15 {
16 throw new ArgumentException("直径必须大于零");
17 }
18 if (velocityFtPerSec < 0)
19 {
20 throw new ArgumentException("速度不能为负");
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; // 英寸
32 double flowVelocity = 5.0; // 英尺每秒
33
34 double flowRate = CalculateGPM(pipeDiameter, flowVelocity);
35 Console.WriteLine($"流量:{flowRate} GPM");
36 }
37 catch (ArgumentException e)
38 {
39 Console.Error.WriteLine($"错误:{e.Message}");
40 }
41 }
42}
43
以下表格提供了各种应用的常见 GPM 值,以帮助您解释计算结果:
应用 | 典型 GPM 范围 | 备注 |
---|---|---|
浴室水龙头 | 1.0 - 2.2 | 现代节水水龙头通常在较低范围 |
厨房水龙头 | 1.5 - 2.5 | 拉出式喷嘴可能有不同的流量 |
淋浴头 | 1.5 - 3.0 | 联邦法规限制为最大 2.5 GPM |
浴缸水龙头 | 4.0 - 7.0 | 更高的流量以更快填充浴缸 |
马桶 | 3.0 - 5.0 | 冲洗周期时的瞬时流量 |
洗碗机 | 2.0 - 4.0 | 填充周期中的流量 |
洗衣机 | 4.0 - 5.0 | 填充周期中的流量 |
花园水管(⅝") | 9.0 - 17.0 | 随水压变化 |
草坪喷头 | 2.0 - 5.0 | 每个喷头的流量 |
消防栓 | 500 - 1500 | 用于灭火操作 |
住宅供水 | 6.0 - 12.0 | 典型的整屋供水 |
小型商业建筑 | 20.0 - 100.0 | 取决于建筑规模和使用情况 |
美国自来水协会. (2021). 水表—选择、安装、测试和维护 (AWWA 手册 M6)。
美国管道工程师协会. (2020). 管道工程设计手册,第二卷。ASPE。
林德堡, M. R. (2018). 土木工程参考手册,PE 考试用。专业出版公司。
国际管道和机械官员协会. (2021). 统一管道规范。
邹根, Y. A., & 辛巴拉, J. M. (2017). 流体力学:基础与应用。麦格劳-希尔教育。
美国能源部. (2022). 能源效率与可再生能源:水效率。https://www.energy.gov/eere/water-efficiency
环境保护局. (2021). 水感知计划。https://www.epa.gov/watersense
灌溉协会. (2020). 灌溉基础知识。灌溉协会。
元描述:使用我们的易于使用的计算器计算流体流量,以每分钟加仑 (GPM) 为单位。输入管道直径和速度以确定管道、灌溉和工业应用的准确流量。