Объем воды в трубах: Внутренний объем погонного метра трубы в литрах — таблица. Внутренний диаметр трубы 4-1000 мм. Масса воды в трубе. Сколько нужно воды или антифриза или теплоносителя или, там, вазелина;) … для наполнения

Внутренний объем погонного метра трубы в литрах — таблица. Внутренний диаметр трубы 4-1000 мм. Масса воды в трубе. Сколько нужно воды или антифриза или теплоносителя или, там, вазелина;) … для наполнения

Объём воды в трубе, таблица, примеры расчёта, формула

Проектирование системы отопления, водопровода и даже канализации часто требует провести точный расчет объема трубы, и как это сделать, а главное, зачем это делать, знают не все. Прежде всего, объём трубы позволяет выбрать нужное отопительное или насосное оборудование, резервуары для воды или теплоносителя, просчитать габариты, которые будет занимать система трубопроводов, что в условиях тесных или подвальных помещений важно. Также объем теплоносителей может сильно отличаться из-за разной плотности жидкостей, поэтому и диаметры труб для води и, например, антифриза, могут быть разными.

Калькулятор

Расчет объема

К тому же, антифриз может поступать в продажу разбавленным или концентрированным, что также влияет на расчеты и конечный результат. Разбавленный антифриз замерзает при -30⁰С, неразбавленный будет работать и при -65⁰С.

Формулы расчетов

Самый простой способ рассчитать объем трубы – воспользоваться онлайн сервисом или специальной десктопной (настольной) программой. Второй способ – вручную, и для этого понадобится обычный калькулятор, линейка и штангенциркуль, которым измеряют внутренний и наружный радиусы трубы (на всех чертежах и схемах радиус обозначается символом R или r). Можно воспользоваться значением диаметра (D или d), который вычисляется по простой формуле: R x 2 или R². Чтобы вычислить объем воды в трубе в кубах, также понадобится узнать длину цилиндра L (или l).

Измерение внутреннего радиуса позволит узнать, сколько воды или другой жидкости в цилиндре. Результат отражается в кубических метрах. Знать наружный диаметр трубы необходимо для расчета габаритов того места, где будет прокладываться трубопровод.

Последовательность расчетов такова: сначала узнаю́т площадь сечения трубы:

1. S = R x ∏;
2. Площадь цилиндра – S;
3. Радиус цилиндра – R;
4. ∏ – 3,14159265.

Результат S умножают на длину L трубы – это и будет полный рассчитанный объем. Расчет объема по сечению и длине цилиндра выглядит так:

1. V_тр = S_тр x L_тр;
2. Объем цилиндра – V_тр;
3. Площадь цилиндра – S_тр;
4. Длина цилиндра – L_тр.

Пример:

1. Стальная труба Ø = 0,5 м, L = 2 м;
2. S_тр = (D_тр / 2) = ∏ х (0,5 / 2) = 0,0625 м².

Конечная формула, как рассчитать объем трубы, будет выглядеть следующим образом:

V = H х S = 2 х 0,0625 = 0,125 м³;

Где:

H – толщина стенки трубы.
Толщина стенок любой трубы

Эта формула позволяет узнать, как посчитать объем трубы с любыми заданными параметрами и из любого материала, а также отдельные участки составного трубопровода. Чтобы не путаться в параметрах результатов, необходимо сразу выражать их в одних и тех же единицах, например, в метрах и кубических метрах, или в сантиметрах и кубических сантиметрах. Из компьютерных программ для начинающих пользователей или для тех, кто предполагает проводить одноразовые расчеты, можно предложить VALTEC.PRG, Unitconverter, Pipecalc и другие.

Как вычислить площадь поперечного сечения трубы

Для круглой трубы площадь поперечного сечения рассчитывается с использованием площади круга по следующей формуле:

S^тр = ∏ х R²;

Где:

1. R – внутренние радиус трубы;
2. ∏ – постоянная величина 3,14.

Пример:

S_тр Ø = 90 мм, или R = 90 / 2 = 45 мм или 4,5 см. Согласно формуле, S_тр = 2 х 20,25 см² = 40,5 см², где 20,25 – это 4,5 см в квадрате.

Параметры трубопровода

Площадь сечения профилированной трубы S_пр нужно рассчитывать по формуле, применяемой для вычисления площади прямоугольной фигуры:

S_пр = a х b;

Где:

a и b – стороны прямоугольной профилированной трубы. При сечении трубопровода 40 х 60 мм параметр S_пр = 40 мм х 60 мм = 2400 мм² (20 см₂, или 0,002 м₂).

Как рассчитать объем воды в водопроводной системе

Для расчета объема трубы в литрах в формулу следует подставлять внутренний радиус, но это не всегда возможно, например, для радиаторов сложной формы или расширительной емкости с перегородками, для отопительного котла. Котел отопления.

Поэтому сначала нужно узнать объем изделия (обычно из технического паспорта или другой сопроводительной документации). Так, у чугунного стандартного радиатора объем одной секции равен 1,5 л, для алюминиевых – в зависимости от конструкции, вариантов которых может быть достаточно много.
Геометрические параметры алюминиевых радиаторов

Узнать объем расширительного бачка (как и других нестандартных емкостей любого назначения) можно, залив в него заранее измеренный объем жидкости. Для подсчетов объема любой трубы нужно измерить ее диаметр, затем вычислить объем одного погонного метра, и умножить результат на длину трубопровода.

В справочной литературе, предназначенной для регламентирования параметров труб, приведены таблицы со значениями, которые нужны для расчетов объемов труб и других изделий. Эта информация является ориентировочной, но достаточно точной для того, чтобы использовать ее на практике. Выдержка из такой таблицы приведена ниже, и она пригодится для домашних расчетов:

Параметры пластиковых труб

Материал, из которого изготавливаются трубы для водопровода или канализации, может быть разным, соответственно, характеристики труб тоже будут отличаться. Стальные трубы, например, которые имеют большой внутренний диаметр, пропустят намного меньшее количество воды, чем аналогичные трубы из пластика или пропилена.

Это происходит из-за разной гладкости внутренней поверхности трубы – у железных изделий она намного меньше, а ППР и ПВХ трубы не имеют шероховатостей на внутренних поверхностях. Но металлические трубы помещают в себя больший объем жидкости, чем изделия из других материалов с одинаковым внутренним сечением. Поэтому все расчеты для труб из разных материалов необходимо проверять, и сделать это можно как в онлайн калькуляторе, так и в настольной компьютерной программе, специально для этого предназначенной.
Десктопная программа для расчетов объема

Если схема вашего трубопровода имеет свою специфику, рассчитать точные параметры для требуемого расхода жидкости можно по формулам, которые приведены выше.

Расчитать объем воды в трубе

На чтение 9 мин. Просмотров 5.3k. Обновлено 25 ноября, 2020

Трубы настолько широко применяется в народном хозяйстве, что перечислить все направления их использования просто невозможно. И очень часто нужно определить объем трубы, для чего применяется онлайн калькулятор. Используя этот инструмент можно быстро и достаточно точно высчитать объем единичного изделия или цельного трубопровода любой протяжённости.Предлагаем вам воспользоваться нашим бесплатным онлайн калькулятором для определения объема воды в трубе.

При расчете Вы узнаете объем воды или любой другой жидкости в одном метре трубы, так же сможете рассчитать объем во всем трубопроводе и площадь поверхности рассчитываемого участка.

Введите параметры для расчёта в онлайн калькулятор

Предлагаем ввести параметры в для расчета объёма в онлайн калькулятор.

Почему необходимо заранее рассчитать объем жидкости в трубе калькулятором, только после этого приступать к закупкам? Ответ очевиден – для того чтобы определить, сколько надо приобрести теплоносителя, чтобы заполнить систему отопления дома. Особенно это важно для домов периодического посещения, которые на длительное время остаются холодными. Вода внутри такой отопительной системы неминуемо замерзнет, разрывая проводящие элементы и радиаторы. Кроме того, нужно учитывать и моменты которые перечислены в расположенном ниже списке.

• Вместимость расширительного бачка. Этот параметр всегда указывается в паспорте на это изделие, но если такая возможность отсутствует, можно просто заполнить емкость определенным количеством литров воды, после чего использовать эту информацию.
• Емкость нагревательных элементов – радиаторов отопления. Такие данные также можно получить из технического паспорта или инструкции для одной секции. После чего, воспользовавшись проектными данными, умножить емкость одной секции на их общее число.
• Количество жидкости внутри различных узлов, а также системах управления и контроля, например – тепловых насосов, манометрах и тому подобное. Впрочем, эта величина будет небольшой, не выше статистической погрешности, поэтому данные третьего пункта обычно игнорируют.

Если система водоснабжения или отопления выполняется из металлических изделий, нужно учитывать некоторые их особенности. Так, водогазопроводный сортамент по ГОСТ 3262-84 выпускается трех серий:

• легкая;
• средняя;
• тяжелая.

При этом различие состоит именно по толщине стенок, что при равенстве внешнего размера, говорит об уменьшении внутреннего сечения для разных исполнений. Поэтому при закупке следует обращать внимание именно на этот показатель, чтобы внутренний проход был одинаков по всей протяженности водопровода или отопления. Расчет объема жидкости в трубе, с использованием калькулятора можно произвести, воспользовавшись следующей формулой:

1. V – объем метра трубы, см^3.
2. 100 – длина, см.
3. Число «пи», равное 3.14.
4. Радиус внутреннего канала, см. здесь – площадь поперечного сечения внутренней полости.

При расчете нужно руководствоваться не сертификатными данными или вывеской продавца. Желательно тщательно измерить размер внутреннего отверстия, используя штангенциркуль, а при подсчете руководствоваться именно этими данными.

Если конструкция этого измерительного прибора не позволяет производить внутренние замеры, можно мерить наружный диаметр и толщину стенки. Затем первого замера нужно вычесть удвоенный второй, после чего получить достоверный размер проходного отверстия.

Кроме принадлежности к одной серии, о чем упоминалось выше, нужно учитывать возможность использования исходного материала на минусовых допусках, что закономерно повлияет на размер сечения в сторону его увеличения. Если есть возможность воспользоваться при закупке интернетом, можно использовать встроенный программный calculator, рассчитать объем воды в трубе онлайн. Но при этом исходные данные нужно водить реальные. Настоятельно рекомендуем перед использованием калькулятора ознакомиться с инструкцией, в таком случае расчеты будут верными со стопроцентной гарантией.

С их использованием должны рассчитываться также другие параметры системы, включая вес погонного метра и прочее. Широкое применение при выполнении таких операций нашли специально разработанные таблицы. Но они справедливы только для номинальных размеров, любые отклонения они не учитывают. Определяя объем воды в трубе онлайн калькулятором, ошибиться маловероятно.

Как произвести расчет без калькулятора

Трубопроводный транспорт в условиях России играет очень важную роль. По нему перекачиваются огромные количества жидких продуктов. Кроме воды транспортируется сжиженный газ, нефть и продукты её переработки и другие жидкости, в ряде случаев агрессивные.

Алгоритм расчёта вместимости трубы несложен – нужно узнать площадь поперечного сечения и умножить её на длину изделия. Она определяется условиями её транспортировки по железной дороге, база вагона равняется 11,7 метра, поэтому они производятся длиной 11,3-11,7 м.

Вместимость такого изделия определяется диаметром внутреннего пространства, например для размера 820 х 10 миллиметров рабочий диаметр мы можем определить соотношением Д = 820 – 10 х 2 = 800 мм. Однако, лучше сразу перейти к общепринятой единице – метру. При внутреннем диаметре изделия 0,8 метра соотношение для расчёта выглядит следующим образом:

V = П*r²l

где:

• V – объем;
• П – число пи, равное 3,14;
• r – радиус;
• l – её длина.

Однако высчитывать объем одиночного изделия не имеет смысла. Лучше сразу применить это соотношение для определения объёма всего трубопровода.

Этот показатель важен для того чтобы знать количества перекачиваемого продукта, которое останется в трубопроводе по окончании транспортировки нужного объема. Однако трубопроводы не используются в режиме разовой перекачки. Они предназначены для постоянной эксплуатации.

По такой же методике рассчитываются объёмы емкостей цилиндрической формы – цистерн, бочек и прочих подобных.

В трубопроводном транспорте для магистралей используются в основной массе электро сварные одно или двух шовные трубы с различной толщиной стенок. Для повышения производительности трубопровода продукты по нему перекачиваются под большим давлением – до 130 атмосфер.

Поэтому для производства используется листовой металл толщиной до 36 миллиметров. Основной способ соединения в трубопроводах – электросварка, поэтому в качестве материала изготовления используются  стали с низким содержанием углерода, такие, как 09Г2С, 09Г2ФБ и другие подобные.

Основным регламентирующим документом для производства электро сварных прямо шовных труб являются ГОСТы 10804 и 10805, однако применяются также множество технических параметров, предусматривающих определенные условия изготовления труб которые будут эксплуатироваться в агрессивной среде.

Важным направлением применения труб являются вентиляционные системы промышленного и бытового назначения. Для обеспечения прочностных показателей в них чаще всего используются прямоугольные короба, рассчитывать вместимость которых гораздо проще.

Коробчатые трубопроводы для вентиляции производятся, как правило, из оцинкованной стали, имеющей длительный срок эксплуатации. Но в последнее время наметилась тенденция применение для вентиляционных систем из пластиковых материалов, срок службы которых может превышать этот показатель для металлических аналогов.

Это же относится к использованию пластиков для водопроводных напорных и самотёчных систем.

Точное определение объёма труб и трубопроводов из них доступно всем пользователям сети Интернет и это позволяет избежать серьёзных ошибок при проектировании самых различных объектов народного хозяйства.

Расчёт объёма трубы

Для расчёта объёма трубы нужно воспользоваться школьными знаниями по геометрии. Есть несколько способов: 1. Умножив площадь поперечного сечения фигуры на её длину в метрах, полученный результат будет метры в кубе. 2. Возможно, узнать величину водопровода и в литрах. Для этого объём умножается на 1000 — это количество литров воды в 1 кубометре. 3. Третий вариант — сразу считать в литрах. Понадобится измерения делать в дециметрах — длину и площадь фигуры. Этот более сложный и неудобный способ.

Чтобы вычислить в ручную – без калькулятора, потребуется штангенциркуль, линейка и калькулятор. Для облегчения процесса по определению размера объёма трубы можно воспользоваться онлайн-калькулятором.

Формула для расчёта объёма трубы

Процесс расчёта объёма системы отопления выглядит следующим образом.

Определим площадь сечения трубы

Чтобы узнать точное значение, необходимо сначала рассчитать площадь поперечного сечения. Для этого, следует воспользоваться формулой:

S = R2 х Пи

Где R является радиусом трубы, а число Пи равно 3,14. Так как ёмкости для жидкости,как правило, имеют круглую форму, то R возводится в квадрат.

Рассмотрим, как можно сделать вычисления, имея диаметр изделия 90 мм:

1. Определяем радиус — 90 / 2 = 45 мм, в пересчёте на сантиметры 4,5.
2. Возводим 4,5 в квадрат, получается 2,025 см2.
3. Подставляем данные в формулу — S = 2 х 20,25 = 40, 5 см2.

Если изделие профилированное, то нужно считать по формуле прямоугольника — S = а х b, где а и b — размер сторон (длина). При определении размера сечения профиля с длиной сторон 40 и 50, необходимо 40 мм х 50 мм = 2000 мм2 или 20 см2.

Для вычисления сечения, необходимо знать внутренний диаметр трубы, который измеряется штангенциркулем, но это не всегда возможно. Если известен только наружный диаметр, и не знаем толщину стен, то потребуются более сложные вычисления. Стандартная толщина бывает 1 или 2 мм, у изделий большого диаметра может достигать 5 мм.

Важно! Приступать к расчёту лучше при наличии точных показателей о толщине стен и внутреннем радиусе.

Формула расчёта объёма трубы

Рассчитать объём трубы в м3, можно воспользовавшись формулой:

 V = S х L

То есть, требуется знать всего два значения: площадь сечения (которая была определена заранее) (S) и длина (L).

К примеру, длина трубопровода 2 метра, а площадь сечения пол метра. Для вычисления необходимо взять формулу, по которой определяется площадь круга, и вставить внешний размер поперечины металла:

S = 3,14 х (0,5 / 2) = 0,0625 кв.м.

Итоговый результат будет следующим:

V = HS = 2 х 0,0625 = 0,125 метра куб.

H — толщина стенки

Производя расчёт, важно чтобы во всех показателях была одна единица измерения, иначе результат получится неправильным. Проще брать данные в см2.

Объём водопровода в литрах

Легко посчитать объём жидкости в трубе без калькулятора, если знать внутренний её диаметр, но это не всегда можно сделать, когда радиаторы или отопительные котлы для воды имеют сложную форму. Сегодня такие изделия не редко применяются в строительной сфере, при обустройстве тёплых полов. Поэтому, следует изначально выяснить параметры конструкции, эту информацию можно найти в техпаспорте или сопроводительной документации. Чтобы посчитать размер не стандартной емкости, необходимо залить в неё воду, которая заранее измерена.

Кроме того, кубатура воды будут зависеть и от материала, из которого изготовлен водопровод. К примеру, изделие из стали пропустит на порядок меньше воды, чем равное по размеру полипропиленовое или пластиковое. На это влияет поверхность изнутри, железная более шероховатая, что сказывается на проходимости.

Поэтому, необходимо делать вычисления на каждую ёмкость, если она изготовлена из другого материала, и затем сложить все показатели. Можно воспользоваться специальными сервис-программами или калькуляторами, сегодня их много в интернете, они существенно облегчат процесс установления количества воды в системе.

Как рассчитать объём воды в трубах

Сколько воды расходуется по статье «общедомовые нужды»

при сбросе стояков?

Как выбрать гидроаккумулятор?

Сколько антифриза покупать для заполнения системы отопления коттеджа?

ПАМЯТКА

как рассчитать объем воды в трубе

Объем воды в трубах вычисляется как сумма произведений объемов воды в метре трубы каждого диаметра на количество метров труб данного диаметра.

Объем гидроаккумулятора для системы отопления должен составлять 10-12 % объема всей воды в системе. Последняя цифра складывается из объема воды во всех радиаторах отопления, плюс объема воды в котле отопления, плюс объем воды в трубах для отопления.

Объем воды в радиаторах складывается из объема воды в каждой секции радиатора, помноженном на количество секций. Это значение указывается в технических паспортах на радиаторы. Смотрим технический паспорт.

Объем воды в котле отопления указывается в паспорте. Этот объем полезно знать также при спуске воды из отдельных частей системы отопления.

Таблица объема воды

в неармированных и армированных алюминием полипропиленовых трубах:

Таблица объема воды в стальных трубах:

Объем воды в стальных трубах больше количества воды в соответствующих пластиковых трубах Внутренняя поверхность пластиковых труб гладкая, а стальных труб шероховатая. В результате пластиковые трубы (как и медные) меньшего диаметра пропускают столько же воды, сколько и стальные трубы, имеющие больший внутренний диаметр.

Генеральный директор

ООО «ОСТРОУМОВ» Д.Ю. Остроумов

Как рассчитать объем воды в системе отопления, радиаторах, трубах.

Расчет объема воды (теплоносителя), заполняющего систему отопления, будет одним из первых при выборе котла.

Это необходимо для понимания какой оптимальный объем может прогреть ваш котел или другой источник тепла. Параметры труб очень сильно влияют на данный показатель: при наличии насоса вы смело можете выбрать трубу меньшего диаметра и установить больше секций отопления.

Если выбрать трубы большого диаметра, то при максимальной мощности котла можно получить недогрев теплоносителя: большой объем воды будет раньше остывать, прежде чем дойдет до крайних точек системы отопления. Что в свою очередь приведет к дополнительным финансовым расходам.

Приблизительный расчет объема воды в системе отопления производится из соотношения 15 л воды на 1 кВт мощности котла.

Чтобы определить какой объем воды нужен для системы отопления дома, рассмотрим простой пример. 

Мощность котла 4 кВт, тогда объем системы равен 4 кВт*15 литров = 60 литров. Но необходимо учитывать размеры и количество секций радиаторов при этом.

Если у вас дом на 4 комнаты, то это не значит, что надо ставить по 12-15 секций в каждую: у вас будет очень жарко, котел будет работать неэффективно. Если комнат больше, то и экономить на радиаторах не стоит: 1 современная секция эффективно отдает тепло для 2…2,5 м2 площади.

Как просто определить какой мощности нужен котел для системы отопления дома?

Формулы для расчета объема жидкости (воды или другого теплоносителя) в системе отопления

Объем воды в системе отопления можно рассчитать как сумма составляющих:

V =V(радиаторов)+V(труб)+V(котла)

Объем системы должен учитывать объем воды в трубах, котле и радиаторах. В расчет объема теплоносителя не входит объем расширительного бака. Объем бачка учитывается при расчете критических состояний работы системы (когда вода будет поступать в него при нагреве).

Формула для расчета объема жидкости в трубе:

V (объем) = S (площадь сечения трубы) * L (длина трубы)

Важно! Размеры могут отличаться у различных производителей, в зависимости от типа трубы, материала, ее технологии производства. Поэтому расчет удобнее вести по реальному внутреннему диаметру трубы, который проще промерить с помощью инструмента. Как правило, такой расчет необходимо выполнять больше специалисту, когда система отопления разветвленная и сильно протяженная.

Сравнение видов водяного отопления дома (с естественной и принудительной циркуляцией).

Объемы воды для различных элементов системы отопления

Объем воды (литры) в секции радиатора

*ВАЖНО! Габариты в таблице даны ориентировочно.

В большинстве моделей современных производителей они составляют ±20 мм по ширине, высота радиаторов отопления может варьироваться от 200 до 1000 мм.

Объем сильно отличающихся по высоте радиаторов можно приблизительно рассчитать из данной таблицы по правилу пропорции: необходимо объем разделить на высоту и умножить после на высоту выбранной модели. Если система отопления протяженная, то лучше уточнить параметры объема у производителя.

Объем воды в 1 погонном метре трубы

• ø15 (G ½») — 0,177 литра
• ø20 (G ¾») — 0,310 литра
• ø25 (G 1,0″) — 0,490 литра
• ø32 (G 1¼») — 0,800 литра
• ø40 (G 1½») — 1,250 литра
• ø50 (G 2,0″) — 1,960 литра

Также читайте обзор какие трубы лучше всего выбрать.

Основные размеры внутренних диаметров труб (взят ряд значений от 14 до 54 мм), с которыми может столкнуться потребитель.

Расчет расширительного бака

Основные правила:

1. Объем расширительного бака должен быть не менее 10% от объема системы отопления. Данного объема будет достаточно для расширения теплоносителя при нагреве в пределах 45…80 °С.
2. Для больших протяженных систем, с высокой температурой теплоносителя, запас по объему должен быть не менее 80% от объема системы отопления. Это актуально для котлов с максимальной температурой теплоносителя выше 80…90 °С, паровых систем отопления от печей.
3. Объем расширительного бака с предохранительным клапаном может составлять 3-5% от объема системы отопления. Но при этом важно контролировать его работу: при срабатывании клапана необходимо пополнять систему водой.
4. При расчете необходимо учитывать давление в системе. В большинстве случаев для одно и двухэтажных коттеджей оно составляет 1,5…2 атмосферы. Масса готовых баков рассчитаны на данные показатели с запасом. При проектировании системы отопления большого объема, с повышенными характеристиками давления в коммуникациях (для высотных зданий), необходимо учитывать данный параметр.
5. Учитывать вид теплоносителя при выборе – обязательно. Чем легче жидкость в системе – тем больший расширительный бак ей требуется.

Сравнение: Какой котел выбрать для отопления дома? Достоинства и недостатки.

Виды теплоносителей

1. Вода. Самый простой и доступный ресурс. Может использоваться в любых системах отопления. В сочетании с полипропиленовыми трубами – практически вечный теплоноситель.
2. Антифриз. Используется для наполнения систем нерегулярно отапливаемых зданий.
3. Спиртосодержащие жидкости. Дорогой вариант заполнения системы отопления. Качественные препараты содержат не менее 60% спирта, порядка 30% воды, часть объема занимают другие добавки. Смеси воды с этиловым спиртом с различным процентным содержанием. Незамерзающая жидкость (до -30°С при содержании спирта не менее 45%), но опасна: может гореть, сам этил является ядом для человека.
4. Масло. Как теплоноситель сегодня используется в отдельных приборах отопления, но в системах отопления от него отказываются: дорого и тяжело эксплуатировать систему, опасно технологически (необходим долгий разогрев теплоносителя до температуры 120°С и выше). Преимущество – действительно долго остывает, поддерживая температуру в помещении, но основной недостаток – дороговизна теплоносителя.

Объем трубы

Геометрия трубопроводов и емкостей цилиндрической формы зачастую ставит в тупик даже самых опытных строителей при попытке «на глаз» посчитать, сколько воды или любой другой жидкости находится внутри. Кроме того, расчет объема трубы нередко приходится выполнять в связи с вопросами заполнения систем отопления, канализации и водопроводных труб, где остаточное количество жидкости влияет на работоспособность систем.

Как можно посчитать объем воды внутри трубы

Вычислить объем воды в трубе можно несколькими способами:

• Использовать онлайн калькулятор или простейшую программку, набранную в Exele;
• Рассчитать значение вручную, используя тригонометрическую формулу из курса школьных задачек;
• Применить табличный вариант значений из справочника машиностроителя.

Чем проще метод расчета, тем меньше шансов допустить ошибку, даже если абсолютно уверены в правильности используемой методики.

Важно! Если полистать учебник тригонометрии, можно убедиться, что задачу, как рассчитать объем трубы, решают школьники уже не один десяток лет. Поэтому не стоит пытаться найти свое оригинальное решение и изобретать велосипед заново, просто воспользуйтесь методикой упрощенного расчета, составленной умным человеком.

Главное, перед тем как посчитать объем трубы, проверьте методику расчета на практике простейшим способом. Например, можно использовать небольшую цилиндрическую емкость или бак. Хорошим помощником может стать мерный стакан или цилиндрическая градуированная колба. Сравните рассчитанный и реальный объёмы воды в емкости.

Простейшие способы расчета объема заполнения трубы

Прежде всего, стоит определиться с исходными данными или параметрами трубы. Если речь идет об обычной цилиндрической трубе, то полный объем можно рассчитать простым арифметическим действием — умножить площадь сечения на длину трубы, V=S*L.

На практике вариантов расчета объема трубы в литрах или кубах может быть два:

1. Полный внутренний объем трубопровода. Чаще всего такой случай возникает при проливке системы тепло или водоснабжения, когда необходимо рассчитать потребное количество реактива, исходя из объема воды, полностью заполняющего трубы;
2. Более сложный случай – частичное заполнение цилиндрического объема. Например, в случаях, когда имеется цилиндрическая цистерна или пластиковая емкость, установленная горизонтально, и вода заполняет лишь небольшую часть бака.

Измерения внутреннего объема трубопровода

Чтобы определить количество воды в трубе, измерим или возьмем из справочника внутренний диаметр трубопровода. Если искать справочные данные нет времени, можно измерить наружный диаметр и толщину стенки в миллиметрах. Далее вычитаем из наружного диаметра D удвоенную толщину стенки и получаем d— внутренний диаметр.

По формуле S=(3.14*d²)/4 рассчитываем площадь сечения внутреннего объема и умножаем на длину трубопровода V= S*L. Далее, чтобы получить объем в литрах, вычисленное значение необходимо разделить на 1000000.

Если расчет выполнялся для химической обработки или промывки трубопровода или теплообменника значительной длины, например, в несколько сот метров, то специалисты рекомендуют делать поправку на температуру. При высокой температуре металл расширяется, а значит, и увеличивается внутренний объем трубы.

Расчет для частичного заполнения трубы

Этот случай сложнее, и требует определенного понимания процесса. Первоначально необходимо определиться с тем, какой параметр реально можно измерить. Можно измерять высоту столба жидкости с помощью мерного шеста, или используя поплавковый уровнемер, определить расстояние от верхней стенки трубы до зеркала воды. Первый метод проще.

Чаще всего проблема нахождения объема воды, заполняющего емкость или трубу на относительно небольшом уровне, решается с помощью программного модуля. Его можно выбрать на сайте или сделать самому по приведенной ниже формуле и схеме.

Чтобы не возникало сомнений в правильности вычисления, один разочек посчитать объем можно вручную, для типового случая с мерным стаканом.

Если внимательно проанализировать приведенную методику, то можно увидеть, что в формуле используется тригонометрическая функция, но нет никаких других опорных данных, кроме высоты или уровня жидкости h и радиуса R. Чтобы не попасть впросак, следует понимать, что это радиус внутреннего пространства трубы. Поэтому величину R необходимо определить так: измерить по наружному диаметру, вычесть удвоенную толщину стенки и поделить на 2.

С помощью программки или сайта можно составить целую таблицу значений объема для различных уровней жидкости. Это будет полезным, если подобную задачу приходится решать довольно часто.

Для наиболее ленивых и смекалистых все подобные вычисления были неоднократно проделаны высококлассными инженерами и специалистами. Результаты расчетов сведены в таблицу и даже пересчитаны в относительные величины, чтобы сделать методику более универсальной.

Остается измерить высоту жидкости в трубе и подставить свое значение внутреннего диаметра.

Заключение

Разумеется, пользование тригонометрическими формулами или даже табличными методиками может показаться сложным. В этом случае придется слепо довериться сайту или онлайн-калькулятору. Подобные схемы упрощают жизнь, но за достоверность полученных результатов поручиться очень сложно.

Расход воды через трубу

В некоторых случаях приходится сталкиваться с необходимостью расчета расхода воды через трубу. Этот показатель говорит о том, сколько воды может пропустить труба, измеряется в м³/с.

• Для организаций, не поставивших счетчик на воду, начисление платы происходит из учета проходимости трубы. Важно знать, насколько точно эти данные просчитаны, за что и по какому тарифу надо платить. Физических лиц это не касается, для них, при отсутствии счетчика, количество прописанных человек умножается на потребление воды 1 человеком по санитарным нормам. Это достаточно большой объем, а с современными тарифами гораздо выгоднее поставить счетчик. Точно также в наше время часто выгоднее самому греть воду колонкой, чем платить коммунальным службам за их горячую воду.
• Огромную роль расчет проходимости трубы играет при проектировании дома, при подведении к дому коммуникаций.

Важно увериться, что каждое ответвление водопровода сможет получить свою долю из основной трубы даже в часы пикового расхода воды. Водопровод создан для комфорта, удобства, облегчения человеку труда.

Если каждый вечер до жителей верхних этажей вода будет практически не доходить, о каком комфорте может идти речь? Как можно пить чай, мыть посуду, купаться? А все пьют чай и купаются, поэтому тот объем воды, который смогла предоставить труба, распределился по нижним этажам. Совсем плохую роль эта проблема может сыграть при пожаротушении. Если пожарники подключатся к центральной трубе, а в ней нет напора.

Иногда расчет расхода воды через трубу может пригодиться, если после ремонта водопровода горе-мастерами, замены части труб, напор сильно упал.

Гидродинамические расчеты непростое дело, обычно осуществляются квалифицированными специалистами. Но, допустим, вы занимаетесь частным строительством, проектируете свой уютный просторный дом.

Как рассчитать расход воды через трубу самому?

Казалось бы, достаточно знать диаметр отверстия трубы, чтобы получить, может, и округленные, но в целом справедливые цифры. Увы, этого очень мало. Другие факторы способны изменять результат вычислений в разы. Что же влияет на максимальный расход воды через трубу?

1. Сечение трубы. Очевидный фактор. Отправная точка гидродинамических вычислений.
2. Давление в трубе. При увеличении давления через трубу с тем же сечением проходит больше воды.
3. Изгибы, повороты, изменение диаметра, разветвления тормозят движение воды по трубе. Разные варианты в разной степени.
4. Протяженность трубы. По более длинным трубам будет проходить меньше воды за единицу времени, чем по коротким. Весь секрет в силе трения. Подобно тому, как она задерживает движение привычных для нас объектов (автомобилей, велосипедов, саней и т. д.), сила трения препятствует водяному потоку.
5. У трубы с меньшим диаметром оказывается больше площади соприкосновения воды с поверхностью трубы по отношению к объему водяного потока. А от каждой точки соприкосновения появляется сила трения. Так же, как и в более длинных трубах, в более узких трубах скорость движения воды становится меньше.
6. Материал труб. Очевидно, что степень шероховатости материала влияет величину силы трения. Современные пластиковые материалы (полипропилен, ПВХ, металлопласт и т. д.) оказываются очень скользкими по сравнению с традиционной сталью и позволяют двигаться воде быстрее.
7. Длительность эксплуатации трубы. Известковые отложения, ржавчина сильно ухудшают пропускные возможности водопровода. Это самый каверзный фактор, ведь степень засоренности трубы, ее новый внутренний рельеф и коэффициент трения весьма сложно просчитать с математической точностью. К счастью, расчет расхода воды чаще всего требуется для нового строительства и свежих, не использовавшихся ранее материалов. А с другой стороны, подключаться эта система будет к уже существующим, много лет существующим коммуникациям. И как она сама себя поведет через 10, 20, 50 лет? Новейшие технологии значительно улучшили эту ситуацию. Пластиковые трубы не ржавеют, их поверхность практически не портится со временем.

Таким образом, легко рассчитать расход воды через трубу по простой маленькой формуле не представляется возможным. Требуемый объем данных и вычислений не всегда под силу человеку без специального образования.

Расчет расхода воды через кран

Если требуется рассчитать расход воды только через отверстие крана, которое значительно меньше диаметра основной трубы, частный случай гидродинамических расчетов, то вычислений немного.

Объем вытекаемой жидкости находится путем умножения сечения отверстия трубы S на скорость вытекания V. Сечение это площадь определенной части объемной фигуры, в данном случае, площадь круга. Находится по формуле S = πR2. R будет радиусом отверстия трубы, не путать с радиусом трубы. π постоянная величина, отношение длины окружности к ее диаметру, приблизительно равняется 3,14.

Скорость вытекания находится по формуле Торричелли: . Где g ускорение свободного падения, на планете Земля равное приблизительно 9,8 м/с. h высота водяного столба, который стоит над отверстием.

Пример

Рассчитаем расход воды через кран с отверстием диаметром 0,01 м и высотой столба 10 м.

Сечение отверстия = πR2 = 3,14 х 0,012 = 3,14 х 0,0001 = 0,000314 м².

Скорость вытекания = √2gh = √2 х 9,8 х 10 = √196 = 14 м/с.

Расход воды = SV =0,000314 х 14 = 0,004396 м³/с.

В переводе на литры получается, что из заданной трубы способно вытекать 4,396 л в секунду.

Калькулятор объема трубы

Этот калькулятор объема трубы оценивает объем трубы, а также массу жидкости, которая течет по ней. Этот калькулятор — полезный инструмент для всех, кому нужно знать точный объем воды в трубе. Вам будет полезно, например, если вы проектируете систему полива для своего сада. Продолжайте читать, чтобы узнать, что такое цилиндр, найдите формулу объема трубы и проверьте «руководство пользователя» для правильных расчетов в калькуляторе объема трубы.

Калькулятор объема трубы

Знание объема трубы может быть полезно по многим причинам. Это будет выгодно как владельцам частных домов, так и инженерам-строителям. Например, вы можете узнать водоемкость вашей системы отопления дома или поинтересоваться, хватит ли выбранного вами диаметра трубы для наполнения садового пруда.

Именно поэтому мы создали калькулятор объема трубы. Этот инструмент позволяет узнать объем конкретной трубы и вес воды (или другой жидкости) внутри нее.Он прост в использовании и эффективен. Все, что вам нужно сделать, это ввести размер трубы — ее внутренний диаметр и длину . Неважно, используете ли вы метрическую или имперскую систему единиц, потому что вы можете свободно переключаться между ними с помощью раскрывающегося списка.

По умолчанию расчет веса жидкости производится для воды (ее плотность равна 997 кг / м³). Если вам нужно выполнить расчеты для другой жидкости, введите плотность вашей конкретной жидкости.

Ниже мы подготовили объяснение формулы объема трубы и пошаговый пример расчетов, чтобы показать вам, как правильно использовать калькулятор объема трубы.

Объем трубы — формула

По форме труба представляет собой полый цилиндр. Но что такое цилиндр? Мы можем видеть их вокруг себя каждый день. Это твердое тело с двумя основаниями, обычно круглыми, всегда конгруэнтными и параллельными друг другу. Развернутая сторона цилиндра образует прямоугольник. Высота цилиндра — это расстояние между основаниями (в случае трубы — это ее длина). Радиус цилиндра — это радиус его основания. Имейте в виду, что когда у вас есть цилиндр, диаметр равен удвоенному радиусу.Итак, для расчетов нужно диаметр уменьшить вдвое.

Круглый полый цилиндр, где R — радиус, r — внутренний радиус, h — высота.

Объем трехмерного твердого тела — это размер пространства, которое оно занимает. Для трубы это внутренний объем (вместо внешнего нужно брать внутренний диаметр).
Чтобы выразить объем, мы используем кубические единицы (для метрических см³, дм³, м³ и для британских дюймов³ и ft³). Чтобы получить правильные результаты, последовательно используйте одну единицу на протяжении всего вычисления.

Формула объема цилиндра: объем цилиндра = π * радиус² * высота .

Для трубы используйте ее длину вместо высоты: объем трубы = π * радиус² * длина , где радиус = внутренний диаметр / 2 . Объем трубы равен объему жидкости внутри (если труба полностью заполнена ею). Масса жидкости берется из формулы преобразованной плотности. Итак, соответственно: масса жидкости = объем * плотность жидкости .

Объем воды в трубе — пример расчета

Давайте посмотрим, как правильно пользоваться калькулятором объема трубы. Для примера расчета нам понадобится несколько предположений. Рассчитаем объем трубы длиной 6 метров, внутренним диаметром 15 сантиметров. Труба используется для транспортировки воды. Поместим эти данные в калькулятор, чтобы найти объем воды в трубе, а также ее массу.

1. Сначала введите диаметр трубы: внутренний диаметр = 15 см .
2. Затем введите его длину: длина = 6 м .
3. Нажмите кнопку расширенного режима и проверьте плотность жидкости. Значение по умолчанию установлено для воды, поэтому в нашем случае оно верное. Плотность жидкости = 997 кг / м³ .
4. Теперь вам доступны результаты расчета: объем = 0,106 м³ и масса жидкости = 105,71 кг .

Калькулятор объема трубы | Объем, диаметр, вес

Сантехникам и другим подрядчикам нужны правильные инструменты для решения сложных математических уравнений в полевых условиях, например, для расчета объема трубы, чтобы определить, сколько воды она может выдержать.Калькулятор объема трубы ServiceTitan делает расчет трубы простым и легким.

Измерьте объем труб по внутреннему диаметру и длине. Вы также можете использовать этот калькулятор, чтобы подсчитать, сколько весит объем воды в трубах.

Что такое калькулятор объема трубы?

Сантехники и другие квалифицированные специалисты используют калькулятор объема воды в трубе для определения точного объема трубы, а также массы жидкости или веса воды, которая течет через нее.Этот очень полезный инструмент, по сути, работает как калькулятор объема жидкости.

Кто пользуется калькулятором объема трубы?

Сантехники, подрядчики по ирригации, бригады септиков и работники обслуживания бассейнов постоянно проводят расчеты труб в полевых условиях, чтобы определить правильный размер трубы для установки, определить расход и давление воды или работать над максимальным КПД насоса.

Счетчик объема трубы ServiceTitan также легко вычисляет:

• Водопропускная способность домашних систем отопления.

• Расчеты трубопроводов, необходимые для заполнения садового пруда.

• Объем трубопроводов, необходимый для установки системы орошения газонов и садов.

• Расчет правильного размера трубы, необходимый для наполнения бассейна.

Формула объема трубы

Формула объема трубы:

Объем = pi x радиус² x длина

Для расчета размера трубы выполните следующие действия:

• Найти внутренний диаметр и длина трубы в дюймах или миллиметрах.

• Вычислите внутренний диаметр трубы, измерив расстояние от одной внутренней кромки через центр и до противоположной внутренней кромки.

• Используйте те же единицы измерения (дюймы или миллиметры) для измерения длины трубы.

• Рассчитайте радиус трубы по ее диаметру. Чтобы получить радиус, разделите диаметр на 2.

• Возьмите радиус и возведите его в квадрат или умножьте на себя. Например, 5² = 25.

Пример расчета объема трубы

Вот конкретный пример того, как применить формулу объема трубы:

Полезный совет: Чтобы возвести число в квадрат, умножьте его на само. Чтобы получить число в кубе, умножьте это число на само себя три раза.

Калькулятор объема трубы в галлонах

Если вам нужно знать водоемкость в галлонах, вам нужно будет преобразовать объем воды в метрической системе калькулятора трубы в кубические дюймы.

• Кубический дюйм = 1 дюйм x 1 дюйм x 1 дюйм.

• Дюйм = измерение длины.

• Квадратный дюйм = мера площади.

• Кубический дюйм = измерение объема.

• В 1 галлоне США 231 кубический дюйм.

• Плотность воды = 997 кг / м³

Позвольте калькулятору объема водопровода ServiceTitan исключить догадки из уравнения при попытке определить объем воды в трубах, измеренный в галлонах.Для получения информации об общих размерах труб подрядчики также могут обратиться к общей диаграмме объема труб в Интернете.

Калькулятор размеров труб Дополнительный совет

Если вы не знаете, как измерить внутренний диаметр трубы, подумайте о приобретении набора штангенциркулей, которые подходят по внешней стороне трубы. Используйте штангенциркуль для непосредственного измерения внешнего диаметра вместо оценки внутреннего диаметра по окружности.

После определения внешнего диаметра обратитесь к этой таблице общих размеров трубы, чтобы точно определить внутренний диаметр вашей трубы.

Объем трубы: нижняя линия

Объем трубы равен объему жидкости внутри нее или занимаемому пространству.

Сантехники и другие подрядчики по обслуживанию стремятся к точным измерениям при работе с трубами для водопровода, вентиляции, кондиционирования, орошения и т. Д., Поэтому они выполняют работу правильно с первого раза.

Калькулятор объема трубы ServiceTitan повышает точность данных, экономит время и сокращает количество отходов, поэтому вы всегда будете знать, что выбираете трубы правильного размера для работы.

Заявление об отказе от ответственности

* Рекомендуемые значения являются добросовестными и предназначены исключительно для общих информационных целей. Мы не гарантируем точность этой информации. Обратите внимание, что другие внешние факторы могут повлиять на рекомендации или исказить их. Для получения точных результатов обратитесь к профессионалу.

Калькулятор объема трубы

Как определить объем трубы?

Цилиндр — это трехмерное твердое тело с конгруэнтными основаниями в паре параллельных плоскостей.Эти основания представляют собой конгруэнтные круги. Ось цилиндра — это отрезок прямой с концами в центрах оснований.
Высота или высота цилиндра, обозначаемая $ h $, — это перпендикулярное расстояние между его круглыми основаниями.
Далее мы будем рассматривать только правый цилиндр, т.е. цилиндр, в котором ось и высота совпадают. Труба или трубка — это полый цилиндр. Полый цилиндр — это цилиндр, который пуст изнутри, а его основание имеет внутренний и внешний радиус. Полый цилиндр имеет основу в виде кольца.3 $$

Работа с объемом трубы с шагом показывает полный пошаговый расчет для определения объема внутри трубы при длине ее внутреннего радиуса $ 10 \; in $ и высоте $ 8 \; in $ с использованием формулы объема. Для любых других значений базовых радиусов и высоты трубы просто введите три положительных вещественных числа и нажмите кнопку «Создать работу». Учащиеся начальной школы могут использовать этот калькулятор объема трубы для создания работы, проверки результатов измерения объема трехмерных тел или эффективного выполнения домашних заданий.

Как рассчитать поток жидкости через отверстие в трубе

Обновлено 14 декабря 2020 г.

Автор J.R. Kambak

Распространенной проблемой труб является коррозия. Со временем из-за коррозии в трубе может образоваться дыра, которая приведет к утечке. Расчет потока жидкости через отверстие может быть трудным из-за многих переменных, таких как скорость потока жидкости, давление в трубе и плотность жидкости, и это лишь некоторые из них, но не расстраивайтесь. Вы можете найти нужный ответ, выполнив ряд простых шагов.

Шаг 1: Сбор измерений трубы

Получите измерения: диаметр (D) отверстия в трубе и высота (h) поверхности жидкости над отверстием. Убедитесь, что все измерения указаны в одной стандартной единице. Например, 1 дюйм = 0,0254 метра, поэтому, если вы используете дюймы, конвертируйте ваши измерения в метрические единицы.

Шаг 2: Определите площадь поперечного сечения

Рассчитайте площадь поперечного сечения отверстия (A).2

Результат будет в квадратных единицах длины.

Шаг 3: Найдите скорость жидкости

Используйте уравнение Бернулли, чтобы найти скорость жидкости (v), если оно еще не задано. Если давление жидкости в трубе постоянное (т. Е. Если поток устойчивый), жидкость выходит через отверстие в трубе со скоростью:

v = \ sqrt {2gh}

, где g — ускорение из-за гравитация, 9,8 м / с ² .

Шаг 4: Найдите объемный расход жидкости (поток)

Умножьте площадь поперечного сечения отверстия на скорость жидкости, чтобы найти объемный расход жидкости (Q):

Q = Av

Объем жидкости, покидающей отверстие, в кубических метрах в секунду.3 \ text {/ s}

Поскольку 1 кубический метр = 61 024 кубических дюйма, Q = 52,9 дюйма ³ / с. Таким образом, 52,9 кубических дюйма воды покидает отверстие в трубе за секунду.

Расход и его отношение к скорости

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Рассчитать расход.
• Определите единицы объема.
• Опишите несжимаемые жидкости.
• Объясните последствия уравнения неразрывности.

Расход Q определяется как объем жидкости, проходящей через некоторое место через область в течение периода времени, как показано на рисунке 1. В символах это может быть записано как

[латекс] Q = \ frac {V} {t} \\ [/ latex],

, где V — объем, а t — прошедшее время. Единица СИ для расхода — м ³ / с, но обычно используются другие единицы для Q .Например, сердце взрослого человека в состоянии покоя перекачивает кровь со скоростью 5 литров в минуту (л / мин). Обратите внимание, что литровый (L) составляет 1/1000 кубического метра или 1000 кубических сантиметров (10 ^-3 м ³ или 10 ³ см ³ ). В этом тексте мы будем использовать любые метрические единицы, наиболее удобные для данной ситуации.

Рис. 1. Скорость потока — это объем жидкости в единицу времени, проходящий мимо точки через область A . Здесь заштрихованный цилиндр жидкости проходит через точку P по единой трубе за время t .Объем цилиндра составляет Ad , а средняя скорость составляет [латекс] \ overline {v} = d / t \\ [/ latex], так что скорость потока составляет [латекс] Q = \ text {Ad} / t. = A \ overline {v} \\ [/ latex].

Пример 1. Расчет объема по скорости потока: сердце накачивает много крови за всю жизнь

Сколько кубических метров крови перекачивает сердце за 75 лет жизни, если средняя скорость потока составляет 5,00 л / мин?

Стратегия

Время и расход Q даны, поэтому объем V можно рассчитать из определения расхода.{3} \ end {array} \\ [/ latex].

Обсуждение

Это количество около 200 000 тонн крови. Для сравнения, это значение примерно в 200 раз превышает объем воды, содержащейся в 6-полосном 50-метровом бассейне с дорожками.

Расход и скорость связаны, но совершенно разными физическими величинами. Чтобы сделать различие ясным, подумайте о скорости течения реки. Чем больше скорость воды, тем больше скорость течения реки. Но скорость потока также зависит от размера реки.Стремительный горный ручей несет гораздо меньше воды, чем, например, река Амазонка в Бразилии. Точное соотношение между расходом Q и скоростью [латекс] \ bar {v} \\ [/ latex] составляет

[латекс] Q = A \ overline {v} \\ [/ latex],

, где A — площадь поперечного сечения, а [latex] \ bar {v} \\ [/ latex] — средняя скорость. Это уравнение кажется достаточно логичным. Это соотношение говорит нам, что скорость потока прямо пропорциональна величине средней скорости (далее называемой скоростью) и размеру реки, трубы или другого водовода.Чем больше размер трубы, тем больше площадь его поперечного сечения. На рисунке 1 показано, как получается это соотношение. Заштрихованный цилиндр имеет объем

.

V = Ad,

, который проходит через точку P за время t . Разделив обе стороны этого отношения на т , получим

[латекс] \ frac {V} {t} = \ frac {Ad} {t} \\ [/ latex].

Отметим, что Q = V / t и средняя скорость [латекс] \ overline {v} = d / t \\ [/ latex].Таким образом, уравнение принимает вид [латекс] Q = A \ overline {v} \\ [/ latex]. На рис. 2 показана несжимаемая жидкость, текущая по трубе с уменьшающимся радиусом. Поскольку жидкость несжимаема, одно и то же количество жидкости должно пройти через любую точку трубы за заданное время, чтобы обеспечить непрерывность потока. В этом случае, поскольку площадь поперечного сечения трубы уменьшается, скорость обязательно должна увеличиваться. Эту логику можно расширить, чтобы сказать, что скорость потока должна быть одинаковой во всех точках трубы. В частности, для точек 1 и 2,

[латекс] \ begin {case} Q_ {1} & = & Q_ {2} \\ A_ {1} v_ {1} & = & A_ {2} v_ {2} \ end {cases} \\ [/ latex ]

Это называется уравнением неразрывности и справедливо для любой несжимаемой жидкости.Следствия уравнения неразрывности можно наблюдать, когда вода течет из шланга в узкую форсунку: она выходит с большой скоростью — это и есть назначение форсунки. И наоборот, когда река впадает в один конец водохранилища, вода значительно замедляется, возможно, снова набирая скорость, когда она покидает другой конец водохранилища. Другими словами, скорость увеличивается, когда площадь поперечного сечения уменьшается, и скорость уменьшается, когда увеличивается площадь поперечного сечения.

Рисунок 2.Когда трубка сужается, тот же объем занимает большую длину. Для того, чтобы тот же объем проходил через точки 1 и 2 за заданное время, скорость должна быть больше в точке 2. Процесс в точности обратим. Если жидкость течет в обратном направлении, ее скорость будет уменьшаться при расширении трубки. (Обратите внимание, что относительные объемы двух цилиндров и соответствующие стрелки вектора скорости не масштабированы.)

Поскольку жидкости по существу несжимаемы, уравнение неразрывности справедливо для всех жидкостей.Однако газы сжимаемы, поэтому уравнение следует применять с осторожностью к газам, если они подвергаются сжатию или расширению.

Пример 2. Расчет скорости жидкости: скорость увеличивается при сужении трубки

Насадка радиусом 0,250 см присоединяется к садовому шлангу радиусом 0,900 см. Расход через шланг и насадку составляет 0,500 л / с. Рассчитайте скорость воды (а) в шланге и (б) в форсунке.

Стратегия

Мы можем использовать соотношение между расходом и скоростью, чтобы найти обе скорости.{2}} = 1,96 \ text {m / s} \\ [/ latex].

Решение для (b)

Мы могли бы повторить этот расчет, чтобы найти скорость в сопле [латекс] \ bar {v} _ {2} \\ [/ latex], но мы воспользуемся уравнением непрерывности, чтобы получить несколько иное представление. {2}} \ bar {v} _ {1} \\ [/ latex].{2}} 1,96 \ text {m / s} = 25,5 \ text {m / s} \\ [/ latex].

Обсуждение

Скорость 1,96 м / с примерно подходит для воды, выходящей из шланга без сопла. Сопло создает значительно более быстрый поток, просто сужая поток до более узкой трубки.

Решение последней части примера показывает, что скорость обратно пропорциональна квадрату радиуса трубы, что дает большие эффекты при изменении радиуса. Мы можем задуть свечу на большом расстоянии, например, поджав губы, тогда как задувание свечи с широко открытым ртом совершенно неэффективно.Во многих ситуациях, в том числе в сердечно-сосудистой системе, происходит разветвление потока. Кровь перекачивается из сердца в артерии, которые подразделяются на более мелкие артерии (артериолы), которые разветвляются на очень тонкие сосуды, называемые капиллярами. В этой ситуации непрерывность потока сохраняется, но сохраняется сумма скоростей потока в каждом из ответвлений на любом участке вдоль трубы. Уравнение неразрывности в более общем виде принимает вид

[латекс] {n} _ {1} {A} _ {1} {\ overline {v}} _ {1} = {n} _ {2} {A} _ {2} {\ overline {v} } _ {2} \\ [/ latex],

, где n ₁ и n ₂ — количество ответвлений в каждой из секций вдоль трубы.

Пример 3. Расчет скорости потока и диаметра сосуда: ветвление в сердечно-сосудистой системе

Аорта — это главный кровеносный сосуд, по которому кровь покидает сердце и циркулирует по телу. (а) Рассчитайте среднюю скорость кровотока в аорте, если скорость потока составляет 5,0 л / мин. Аорта имеет радиус 10 мм. (б) Кровь также течет через более мелкие кровеносные сосуды, известные как капилляры. Когда скорость кровотока в аорте составляет 5,0 л / мин, скорость кровотока в капиллярах составляет около 0.33 мм / с. Учитывая, что средний диаметр капилляра составляет 8,0 мкм м, рассчитайте количество капилляров в системе кровообращения.

Стратегия

Мы можем использовать [latex] Q = A \ overline {v} \\ [/ latex] для расчета скорости потока в аорте, а затем использовать общую форму уравнения непрерывности для расчета количества капилляров как всех другие переменные известны. {2} \ left (0.{9} \ text {capillaries} \\ [/ latex].

Обсуждение

Обратите внимание, что скорость потока в капиллярах значительно снижена по сравнению со скоростью в аорте из-за значительного увеличения общей площади поперечного сечения капилляров. Эта низкая скорость предназначена для того, чтобы дать достаточно времени для эффективного обмена, хотя не менее важно, чтобы поток не становился стационарным, чтобы избежать возможности свертывания. Кажется ли разумным такое большое количество капилляров в организме? В активной мышце можно найти около 200 капилляров на мм ³ , или около 200 × 10 ⁶ на 1 кг мышцы.На 20 кг мышц это составляет примерно 4 × 10 ⁹ капилляров.

Сводка раздела

• Расход Q определяется как объем V , протекающий через момент времени t , или [латекс] Q = \ frac {V} {t} \\ [/ latex], где V объем и т время.
• Единица измерения объема в системе СИ — м ³ .
• Другой распространенной единицей измерения является литр (л), который равен 10 ^-3 м ³ .
• Расход и скорость связаны соотношением [латекс] Q = A \ overline {v} \\ [/ latex], где A — площадь поперечного сечения потока, а [латекс] \ overline {v} \\ [ / латекс] — его средняя скорость.
• Для несжимаемых жидкостей скорость потока в различных точках постоянна. То есть

[латекс] \ begin {case} Q_ {1} & = & Q_ {2} \\ A_ {1} v_ {1} & = & A_ {2} v_ {2} \\ n_ {1} A_ {1 } \ bar {v} _ {1} & = & n_ {2} A_ {2} \ bar {v} _ {2} \ end {case} \\ [/ latex].

Концептуальные вопросы

1. В чем разница между расходом и скоростью жидкости? Как они связаны?

2. На многих рисунках в тексте показаны линии тока. Объясните, почему скорость жидкости максимальна там, где линии тока находятся ближе всего друг к другу.(Подсказка: рассмотрите взаимосвязь между скоростью жидкости и площадью поперечного сечения, через которую она течет.)

3. Определите некоторые вещества, которые несжимаемы, а некоторые — нет.

Задачи и упражнения

1. Каков средний расход бензина в см ³ / с на двигатель автомобиля, движущегося со скоростью 100 км / ч, если он составляет в среднем 10,0 км / л?

2. Сердце взрослого человека в состоянии покоя перекачивает кровь со скоростью 5,00 л / мин. (a) Преобразуйте это в см ³ / с.(b) Какова эта скорость в м ³ / с?

3. Кровь перекачивается из сердца со скоростью 5,0 л / мин в аорту (радиусом 1,0 см). Определите скорость кровотока по аорте.

4. Кровь течет по артерии радиусом 2 мм со скоростью 40 см / с. Определите скорость потока и объем, который проходит через артерию за 30 с.

5. Водопад Хука на реке Вайкато — одна из самых посещаемых природных достопримечательностей Новой Зеландии (см. Рис. 3).В среднем река имеет скорость потока около 300 000 л / с. В ущелье река сужается до 20 м в ширину и в среднем 20 м в глубину. а) Какова средняя скорость реки в ущелье? b) Какова средняя скорость воды в реке ниже водопада, когда она расширяется до 60 м, а глубина увеличивается в среднем до 40 м?

Рис. 3. Водопад Хука в Таупо, Новая Зеландия, демонстрирует скорость потока. (Источник: RaviGogna, Flickr)

6. Основная артерия с площадью поперечного сечения 1.00 см ² разветвляется на 18 артерий меньшего размера, каждая со средней площадью поперечного сечения 0,400 см ² . Во сколько раз снижается средняя скорость крови при переходе в эти ветви?

7. (a) Когда кровь проходит через капиллярное русло в органе, капилляры соединяются, образуя венулы (маленькие вены). Если скорость кровотока увеличивается в 4 раза, а общая площадь поперечного сечения венул составляет 10,0 см ² , какова общая площадь поперечного сечения капилляров, питающих эти венулы? (б) Сколько вовлечено капилляров, если их средний диаметр равен 10.0 мкм м?

8. Система кровообращения человека имеет примерно 1 × 10 ⁹ капиллярных сосудов. Каждый сосуд имеет диаметр около 8 мкм м. Предполагая, что сердечный выброс составляет 5 л / мин, определите среднюю скорость кровотока через каждый капиллярный сосуд.

9. (a) Оцените время, необходимое для наполнения частного бассейна емкостью 80 000 л с использованием садового шланга, производящего 60 л / мин. (b) Сколько времени потребуется для заполнения, если вы могли бы направить в нее реку среднего размера, текущую на высоте 5000 м ³ / с?

10.Скорость потока крови через капилляр с радиусом 2,00 × 10 ^-6 составляет 3,80 × 10 ⁹ . а) Какова скорость кровотока? (Эта малая скорость дает время для диффузии материалов в кровь и из нее.) (B) Если предположить, что вся кровь в организме проходит через капилляры, сколько их должно быть, чтобы обеспечить общий поток 90,0 см ³ / с? (Полученное большое количество является завышенной оценкой, но все же разумно.)

11. (a) Какова скорость жидкости в пожарном шланге с 9.Диаметр 00 см, пропускающий 80,0 л воды в секунду? б) Какая скорость потока в кубических метрах в секунду? (c) Вы бы ответили иначе, если бы соленая вода заменила пресную воду в пожарном шланге?

12. Диаметр главного всасывающего воздуховода воздухонагревателя составляет 0,300 м. Какова средняя скорость воздуха в воздуховоде, если его объем равен объему внутри дома каждые 15 минут? Внутренний объем дома эквивалентен прямоугольному массиву шириной 13,0 м на 20.0 м в длину на 2,75 м в высоту.

13. Вода движется со скоростью 2,00 м / с по шлангу с внутренним диаметром 1,60 см. а) Какая скорость потока в литрах в секунду? (b) Скорость жидкости в сопле этого шланга составляет 15,0 м / с. Каков внутренний диаметр сопла?

14. Докажите, что скорость несжимаемой жидкости через сужение, например, в трубке Вентури, увеличивается в раз, равный квадрату коэффициента уменьшения диаметра. (Обратное применимо к потоку из сужения в область большего диаметра.)

15. Вода выходит прямо из крана диаметром 1,80 см со скоростью 0,500 м / с. (Из-за конструкции крана скорость потока в потоке не меняется.) (A) Какова скорость потока в см ³ / с? (б) Каков диаметр ручья на 0,200 м ниже крана? Пренебрегайте эффектами поверхностного натяжения.

16. Необоснованные результаты Ширина горного ручья составляет 10,0 м, а глубина в среднем составляет 2,00 м. Во время весеннего стока сток в ручье достигает 100 000 м ³ / с.а) Какова средняя скорость потока в этих условиях? б) Что неразумного в этой скорости? (c) Что является необоснованным или непоследовательным в помещениях?

Глоссарий

расход:

сокращенно Q , это объем V , который проходит мимо определенной точки в течение времени t , или Q = V / t

литр:

единица объема, равная 10 ⁻³ м ³

Избранные решения проблем и упражнения

1.2,78 см ³ / с

3. 27 см / с

5. (а) 0,75 м / с (б) 0,13 м / с

7. (а) 40.0 см ² (б) 5.09 × 10 ⁷

9. (а) 22 ч (б) 0,016 с

11. (а) 12,6 м / с (б) 0,0800 м ³ / с (в) Нет, не зависит от плотности.

13. (а) 0,402 л / с (б) 0,584 см

15. (а) 128 см ³ / с (б) 0,890 см

Формула расхода

Расход жидкости — это мера объема жидкости, которая движется за определенный промежуток времени.Скорость потока зависит от площади трубы или канала, по которому движется жидкость, и скорости жидкости. Если жидкость течет по трубе, площадь равна A = πr ² , где r — радиус трубы. Для прямоугольника площадь равна A = wh , где w — ширина, а h — высота. Расход может быть измерен в метрах в кубе в секунду ( м ³ / с ) или в литрах в секунду ( л / с ).Литры чаще используются для измерения объема жидкости, и 1 м ³ / с = 1000 л / с .

расход жидкости = площадь трубы или канала × скорость жидкости

Q = Av

Q = расход жидкости ( м ³ / с или л / с )

A = площадь трубы или канала ( м ² )

v = скорость жидкости ( м / с )

Формула расхода Вопросы:

1) Вода течет по круглой трубе с радиусом 0.0800 м . Скорость воды 3,30 м / с . Какой расход воды в литрах в секунду ( л / с, )?

Ответ: Расход зависит от площади круглой трубы:

A = πr ²

A = π (0,0800 м) ²

A = π (0,00640 м ² )

A = 0,0201 м ²

Площадь трубы 0,0201 м ² .Расход можно найти в м ³ / с по формуле:

Q = Av

Q = (0,0201 м ² ) (3,30 м / с)

Q = 0,0663 м ³ / с

Расход можно преобразовать в литры в секунду с помощью: 1 м ³ / с = 1000 л / с.

Q = 66,3 л / с

Расход воды по круглой трубе 66,3 л / с.

2) Вода стекает по открытому прямоугольному желобу. Желоб 1,20 м шириной , глубина протекающей по нему воды 0,200 м . Скорость воды идет по круглой трубе с радиусом 0,0800 м . Скорость воды 5,00 м / с . Какой расход воды через желоб в литрах в секунду ( л / с) ?

Ответ: Скорость потока зависит от площади желоба, через которую протекает вода:

A = wh

А = (1.20 м) (0,200 м )

A = 0,240 м ²

Площадь воды, протекающей по желобу, составляет 0,240 м ² . Расход можно найти в м ³ / с по формуле:

Q = Av

Q = (0,240 м ² ) (5,00 м / с)

Q = 1,20 м ³ / с

Расход можно преобразовать в литры в секунду с помощью:
1 м ³ / с = 1000 л / с.

Q = 1200 л / с

Расход воды в желобе 1200 л / с .

Каков типичный расход воды в домашнем хозяйстве?

Вы, вероятно, не знали, что у вас есть номер скорости потока, не беспокойтесь больше всего. И только когда он падает, кто-нибудь понимает, чего у него не хватает. Расход воды в вашем доме — это показатель (в галлонах) того, насколько быстро очищенная вода может выходить из ваших кранов в минуту.

В этом блоге мы дадим вам лучшее понимание того, почему важна скорость потока, основы расчета скорости потока в фильтре для воды и что такое нормальная скорость потока.

Важность расхода воды

Не могу выразить, насколько важно знать желаемый расход. Это ключ к выбору правильной фильтрации воды для всего дома. Также важно выбрать картридж фильтра для воды с показателем галлонов в минуту, который в 2 раза больше желаемой скорости потока. Это приведет к тому, что срок службы картриджа приблизится к рекомендованному сроку замены шести месяцев или приблизится к нему, что обеспечит максимальную экономическую эффективность.

Калькулятор расхода воды

Давайте начнем с того, что нам нужно для определения расхода.

Диаметр трубы определяется двумя способами: I.D. что является внутренним измерением и внешним диаметром. как вы догадываетесь, внешнее измерение. В этом случае скорость потока, о которой мы говорим, — это внутренний диаметр. Учтите, что чем больше диаметр трубы, тем больше расход воды.

Скорость — это объем воды, который проходит через заданную поверхность за единицу времени.

Скорость потока — это скорость, с которой объем жидкости протекает через закрытый контейнер, например трубу.Он измеряется в галлонах в минуту, (галлон в минуту) единица объемного расхода. Обратите внимание, что более низкая скорость потока лучше для большей очистки.

Взгляд со стороны не поможет, просто скажу. Для каждой проблемы есть решение, все, что вам нужно сделать, это сделать шаг назад и начать с того, что вы знаете.

ИЗВЕСТНО

Диаметр трубы: внутренний диаметр в дюймах.

Объемный расход: скорость, с которой объем жидкости протекает через закрытый контейнер (т.е.е. труба).

Чем больше диаметр трубы, тем больше расход воды.

Скорость: мера того, насколько быстро что-то движется в определенном направлении. Скорость = фут / сек.

Для максимальной точности измерьте расход 3 или 4 раза и усредните их вместе. Формула для определения галлонов в минуту: 60, разделенные на секунды, необходимые для наполнения контейнера объемом один галлон (60 / секунда = галлонов в минуту). Пример: контейнер емкостью 1 галлон заполняется за 5 секунд, разбивка: 60, разделенное на 5, равняется 12 галлонам в минуту.

Примечание: 16 чашек в галлоне.

НЕИЗВЕСТНО

Расход: объем воды, проходящей через него в любой момент времени.

Расход = скорость x площадь (0,785xD2)

галлонов в минуту (галлонов в минуту): количество воды, поступающей из устройства.

фунтов на квадратный дюйм (PSI): количество давления, которое устройство может создать с чистым фильтром.

ИЛИ для этого, вероятно, есть приложение.

Загрузите «The Ultimate Beginner Water Filtration Guide» прямо сейчас.

Сколько галлонов в минуту вам нужно для дома?

Это сложный вопрос, который на самом деле сводится к предпочтениям и количеству людей, которые находятся в доме. В среднем домашнему хозяйству требуется от 100 до 120 галлонов на человека в день, а скорость потока составляет от 6 до 12 галлонов в минуту.

В туалете обычно используется от 2,2 до 5,0 галлона в минуту, в душе — от 2,5 до 5,0 галлона в минуту, в ванне — от 4,0 до 8,0 галлона в минуту, в смесителе для ванной или кухни — от 2,5 до 3,0 галлона в минуту, в посудомоечной машине — от 2.От 0 до 3,0 галлонов в минуту, а стиральная машина — от 4,0 до 5,0 галлонов в минуту.

Просто имейте в виду, что фактическая скорость потока и падение давления в каждом доме будут определяться на основе выбора картриджа и вязкости жидкости.