Формула и пример расчёта
v=Q/S; входы переводятся в согласованные единицы умножением на коэффициент выбранной единицы.
Пример
Объёмный расход = 15,8503231415 US gal/min; Площадь свободного сечения = 2,3919800926 yd². После согласования единиц: v=Q/S. Результат = 0,0005 м/с.
Условия расчёта
- Локальная скорость в центре струи может отличаться от средней. Площадь должна быть перпендикулярной потоку и свободной для прохождения среды. Сужения, препятствия и профиль скорости нужно учесть в исходных данных. Давление и гидравлические потери эта связь не рассчитывает.
- В знаменателях находятся следующие входы: площадь свободного сечения. Каждый из них должен быть строго больше нуля. Нулевое значение не является отсутствующим измерением: при делении на ноль неизвестная не определяется этой формулой. Остальные поля принимают неотрицательные модули.
- Значения примера условные. Точность результата ограничена точностью исходных измерений.
Что именно находит этот расчёт
Свяжите объёмный расход, среднюю нормальную скорость потока и площадь свободного сечения. Можно восстановить расход, скорость или площадь по двум известным величинам.
Искомая величина записывается в м/с. Эта страница предназначена для конкретного сочетания входов: объёмный расход в US gal/min; площадь свободного сечения в yd². Подпись возле каждого поля является частью условия задачи. Меняя исходные измерения, сохраняйте их физический смысл и относите все параметры к одному образцу, участку или процессу.
Как подготовить измерения
Объёмный расход: выбранная единица — галлоны США в минуту (US gal/min). Объёмный расход показывает объём за единицу времени в выбранном сечении. Для газа укажите данные при одинаковых температуре и давлении. В демонстрационном наборе вводится 15,8503231415 US gal/min, что соответствует 0,001 м³/с. Значение примера иллюстрирует вычисление и не является нормой для материала, устройства или процесса.
Площадь свободного сечения: выбранная единица — квадратные ярды (yd²). Используйте геометрическую площадь, относящуюся к формуле. Это может быть свободное сечение, перекрытие пластин или площадь материала. В демонстрационном наборе вводится 2,3919800926 yd², что соответствует 2 м². Значение примера иллюстрирует вычисление и не является нормой для материала, устройства или процесса.
Уравнение и согласование единиц
Уравнение Q=vS использует скорость, усреднённую по поперечному сечению. Для круглой трубы площадь вычисляется отдельно по внутреннему диаметру; наружный диаметр не описывает проход для жидкости.
Используемое уравнение для этой неизвестной: v=Q/S. До его применения каждый вход переводится в согласованную единицу. Для данного набора перевод выглядит так: Объёмный расход: 15,8503231415 US gal/min × 0,0000630901964 = 0,001 м³/с; Площадь свободного сечения: 2,3919800926 yd² × 0,83612736 = 2 м². Сначала выполните эти преобразования, затем подставляйте числа в уравнение. Итог уже имеет единицу м/с; дополнительный коэффициент выбранной входной единицы к нему не применяется.
Разбор численного примера
Объёмный расход = 15,8503231415 US gal/min; Площадь свободного сечения = 2,3919800926 yd². После согласования единиц: v=Q/S. Результат = 0,0005 м/с.
Полный набор после перевода: Объёмный расход = 0,001 м³/с; Площадь свободного сечения = 2 м². Если проверяете этот пример вручную, сохраняйте коэффициенты без промежуточного округления и выполняйте операции в порядке уравнения. Полученный ответ 0,0005 м/с относится к этому набору значений. В таблице меняется только первый вход, остальные остаются равными демонстрационным; это позволяет увидеть влияние одного параметра.
Как понимать итог
При одинаковом расходе меньшая площадь даёт большую среднюю скорость. Если площадь уменьшается в четыре раза, скорость увеличивается в четыре раза. Из ответа нельзя самостоятельно сделать вывод о шуме, допустимой скорости или ресурсе трубопровода.
Единица ответа м/с фиксирована для этой задачи, даже если входы записаны в других единицах. При смене единицы исходное число нужно пересчитать так, чтобы физическая величина сохранилась. Если переписать только название единицы без изменения числа, получится другая исходная задача и другой результат.
Область применения и границы
Локальная скорость в центре струи может отличаться от средней. Площадь должна быть перпендикулярной потоку и свободной для прохождения среды. Сужения, препятствия и профиль скорости нужно учесть в исходных данных. Давление и гидравлические потери эта связь не рассчитывает.
В знаменателях находятся следующие входы: площадь свободного сечения. Каждый из них должен быть строго больше нуля. Нулевое значение не является отсутствующим измерением: при делении на ноль неизвестная не определяется этой формулой. Остальные поля принимают неотрицательные модули.
Источник методики: OpenStax: flow rate and continuity. Для задач, основанных на определении удельной величины, преобразование является алгеброй этого определения; документ BIPM поясняет единицы SI. Коэффициенты перевода проверяются по определениям единиц и справочнику NIST. Эти ссылки не задают свойства вашего материала: такие исходные параметры нужно измерить или взять из документации к своей системе.
Меняем объёмный расход, остальные входы сохраняем
| Объёмный расход, US gal/min | Результат, м/с |
|---|---|
| 7,92516157074 | 0,00025 |
| 15,8503231415 | 0,0005 |
| 31,700646283 | 0,001 |
Значения в таблице округлены для чтения. Для своей величины используйте калькулятор в начале страницы.
Частые вопросы
Какие единицы принимает эта страница?
Объёмный расход: галлоны США в минуту (US gal/min); Площадь свободного сечения: квадратные ярды (yd²). Результат выводится в м/с.
Как проверить расчёт вручную?
Приведите входы к согласованным единицам: Объёмный расход: 15,8503231415 US gal/min × 0,0000630901964 = 0,001 м³/с; Площадь свободного сечения: 2,3919800926 yd² × 0,83612736 = 2 м². Примените v=Q/S. В примере получается 0,0005 м/с.
Какие ограничения у этой модели?
Локальная скорость в центре струи может отличаться от средней. Площадь должна быть перпендикулярной потоку и свободной для прохождения среды. Сужения, препятствия и профиль скорости нужно учесть в исходных данных. Давление и гидравлические потери эта связь не рассчитывает. В знаменателях находятся следующие входы: площадь свободного сечения. Каждый из них должен быть строго больше нуля. Нулевое значение не является отсутствующим измерением: при делении на ноль неизвестная не определяется этой формулой. Остальные поля принимают неотрицательные модули.