Калькулятор расхода жидкости
Объёмный и массовый расход жидкости в четырёх режимах: расход в трубе, уравнение неразрывности для двух сечений, время заполнения резервуара и истечение из бака по Торричелли. 16 жидкостей в библиотеке для массового расхода. Вывод расхода в 8 единицах: м³/с, л/с, л/мин, л/ч, м³/ч, м³/мин, GPM, CFM. SVG-схемы трубы, диффузора, бака с истечением.
Что считает калькулятор расхода жидкости
Расход жидкости показывает, какой объём проходит через трубу, канал, отверстие или резервуар за единицу времени. Инструмент подходит для учебных задач, быстрой инженерной оценки, подбора удобных единиц и проверки порядка величины.
| Режим | Что известно | Что получается |
|---|---|---|
| Труба или канал | Скорость и сечение, расход и сечение или расход и скорость | Объёмный расход, скорость или требуемое сечение |
| Массовый расход | Объёмный расход и плотность жидкости | Килограммы в секунду, килограммы в час и тонны в час |
| Неразрывность | Два сечения и скорость в первом сечении | Скорость во втором сечении и постоянный расход |
| Заполнение | Объём резервуара и постоянный расход | Время заполнения или опорожнения |
| Истечение из бака | Высота столба, отверстие и коэффициент расхода | Скорость струи, расход и оценка времени опорожнения |
Основные формулы расхода
Центральный режим использует среднюю скорость потока и внутреннюю площадь поперечного сечения. Для круглого сечения калькулятор может также найти внутренний диаметр, если известны расход и целевая скорость.
Q — объёмный расход, v — средняя скорость потока, S — площадь поперечного сечения.
S — площадь круглого сечения, d — внутренний диаметр трубы.
v — средняя скорость потока, Q — объёмный расход, S — площадь проходного сечения.
d — внутренний диаметр круглой трубы, Q — расход, v — целевая средняя скорость.
ṁ — массовый расход, ρ — плотность жидкости, Q — объёмный расход.
Объёмный расход удобен для сантехники, водоснабжения, баков и бытовых шлангов. Массовый расход нужен там, где важна масса вещества: теплообмен, дозирование, технологические линии и сравнение жидкостей с разной плотностью.
Уравнение неразрывности
Для несжимаемой жидкости количество жидкости, входящее в участок трубы, равно количеству, выходящему из него. Поэтому при уменьшении сечения поток ускоряется, а при расширении замедляется.
v1 и v2 — скорости в первом и втором сечении, S1 и S2 — площади этих сечений.
Этот режим полезен для учебных задач, диффузоров, сужений, насадков и предварительной оценки скорости во втором сечении. В текущем компоненте прямоугольный вариант в этом режиме задан как квадратное сечение по одной стороне.
Заполнение резервуара и истечение из бака
Для бака, бассейна или ёмкости при постоянном расходе используется простая оценка времени. Для отверстия в баке применяется модель Торричелли: она связывает высоту столба жидкости, размер отверстия и коэффициент расхода.
t — время заполнения или опорожнения, V — объём резервуара, Q — постоянный расход.
v — идеальная скорость истечения, g — ускорение свободного падения, h — высота столба жидкости.
Q — расход через отверстие, μ — коэффициент расхода, S — площадь отверстия, g — ускорение свободного падения, h — высота столба жидкости.
t — оценка времени опорожнения, A — площадь сечения бака, μ — коэффициент расхода, S — площадь отверстия, h — начальная высота, g — ускорение свободного падения.
| Отверстие или насадок | Коэффициент | Когда выбирать |
|---|---|---|
| Тонкая стенка, острый край | 0.62 | Обычное отверстие без плавного входа |
| Внешний цилиндрический насадок | 0.82 | Короткий сливной патрубок |
| Коническое сходящееся сопло | 0.97 | Плавный насадок с малыми потерями |
| Идеальный случай | 1.00 | Только учебная верхняя оценка без потерь |
Перевод единиц расхода
Результат сразу показывается в популярных единицах. Для жидкостей чаще всего используют литры в минуту и кубометры в час; GPM нужен для англоязычных насосов и орошения, CFM чаще встречается в вентиляции, но остаётся единицей объёмного расхода.
л/мин — литры в минуту, м³/ч — кубические метры в час.
м³/ч — кубические метры в час, л/мин — литры в минуту.
| Единица | = м³/с | = л/мин | Где встречается |
|---|---|---|---|
| 1 м³/с | 1 | 60 000 | Гидрология, реки, дренаж |
| 1 м³/ч | 0.000278 | 16.667 | Газовые счётчики, насосы |
| 1 л/с | 0.001 | 60 | Пожарные стволы, водоснабжение |
| 1 л/мин | 1.667e-5 | 1 | Бытовая сантехника, кран, душ |
| 1 GPM | 6.309e-5 | 3.785 | США: насосы, орошение |
| 1 CFM | 4.719e-4 | 28.317 | Вентиляция, компрессоры (по воздуху) |
Ограничения расчёта
Калькулятор не рассчитывает расход по давлению, длине и шероховатости трубы. Для такой задачи нужны уравнение Бернулли, потери напора, режим течения и параметры трубопровода.
| Вопрос | Поддерживается | Комментарий |
|---|---|---|
| Расход по скорости и сечению | Да | Основной режим страницы |
| Скорость по расходу | Да | Нужна площадь или внутренний диаметр |
| Диаметр по расходу и скорости | Да | Только для круглой трубы |
| Массовый расход | Да | Нужна плотность жидкости |
| Время заполнения | Да | Предполагается постоянный расход |
| Истечение из бака | Да | Упрощённая модель Торричелли |
| Расход по давлению | Нет | Нужны Бернулли и потери напора |
| Потери на трение | Нет | Нужны длина, шероховатость, вязкость и число Рейнольдса |
| Подбор насоса | Нет | Нужна насосная характеристика и система трубопровода |
| Сжимаемые газы | Нет | Для высоких скоростей нужна газодинамика |
Часто задаваемые вопросы
Источники и нормативная база
- Объёмный расходWikipedia
- Flow RateHyperPhysics
- Continuity Equation — The Physics ClassroomThe Physics Classroom
- Torricelli's lawWikipedia
Расчёты выполняются на основе указанных нормативных и справочных источников. Ссылки открываются в новой вкладке.
Похожие инструменты
Рассчитайте число Рейнольдса формула расчета или формула расчета для трубы, прямоугольного канала, открытого русла и пластины. Есть 22 жидкости с ν и ρ, ручной ввод вязкости, гидравлический диаметр и вердикт: ламинарный, переходный или турбулентный поток.
Рассчитайте давление, скорость, высоту или диаметр по уравнению Бернулли в двух сечениях трубы. Учёт неразрывности потока, проверка на кавитацию, расчёт пьезометрической и скоростной высоты. Отдельный режим — истечение из бака по формуле Торричелли.
Рассчитывает давление неподвижной жидкости на глубине в трёх режимах: избыточное или абсолютное давление с силой на дно, сила на вертикальную стенку с центром давления и сообщающиеся сосуды с двумя жидкостями. В библиотеке 16 жидкостей: пресная и морская вода, ртуть, топливо, масла, спирт, глицерин, мёд, кровь и другие. Есть гравитация Земли, Луны, Марса, Юпитера, Венеры, Меркурия и ручной ввод g. Результат выводится в Па, кПа, МПа, бар, атм, мм рт. ст., м H₂O и psi.
Расчёт выталкивающей силы по закону Архимеда. Три способа задать тело: объём + масса, объём + плотность материала, масса + плотность. 16 жидкостей (вода, ртуть, масла, спирт, кровь, мёд) и 16 материалов (металлы, дерево, лёд, пластик). Расчёт веса в воздухе, кажущегося веса в жидкости и автоматическое определение «плавает / тонет» с долей погружённого объёма. Поддержка частичного погружения. SVG-визуализация плавания с векторами сил.
Рассчитайте бытовой расход воды в квартире: литры в день, м³ в месяц, ХВС, ГВС, водоотведение и примерную стоимость по вашим тарифам.