حاسبة معدل التدفق

صيغة معدل التدفق

معدل التدفق الحجمي هو مساحة المقطع العرضي للأنبوب مضروبة في سرعة المائع:

Q = A · v

بالنسبة لأنبوب دائري، تُشتق المساحة من القطر:

A = π · (d ÷ 2)²

حيث:

• Q = معدل التدفق الحجمي (متر مكعب في الثانية، m³/s)
• A = مساحة المقطع العرضي للأنبوب (متر مربع، m²)
• v = متوسط سرعة التدفق (متر في الثانية، m/s)
• d = القطر الداخلي للأنبوب (متر، m)
• π ≈ 3.14159

يُدخَل القطر هنا بالمليمترات، لذا يُقسَم على 1000 قبل حساب المساحة. يعني مبدأ الاستمرارية (A·v ثابت لمائع غير قابل للانضغاط) أنه إذا ضاق الأنبوب وجب أن ترتفع السرعة للحفاظ على القيمة نفسها لـ Q.

مثال محلول

يتدفق الماء عبر أنبوب قطره الداخلي 100 mm بسرعة 2 m/s.

• d = 100 mm = 0.1 m، وبالتالي نصف القطر r = 0.05 m
• A = π × (0.05)² = π × 0.0025 ≈ 0.007854 m²
• Q = A × v = 0.007854 × 2 ≈ 0.015708 m³/s

التحويل إلى الوحدات اليومية:

• L/min = 0.015708 × 60000 ≈ 942.5 L/min
• GPM (أمريكي) = 0.015708 × 15850.3 ≈ 249.0 GPM

مرجع سريع (أنبوب d = 100 mm)

أخطاء شائعة

• خلط الوحدات. يجب أن يكون القطر هو التجويف الداخلي، لا القطر الخارجي ولا المقاس الاسمي. غالبًا ما يكون للأنبوب ذي المقاس الاسمي «100 mm» قطر داخلي حقيقي مختلف، وهذا الفارق الصغير يُرفَع للتربيع، فيصبح مؤثرًا.
• الغالون الإمبراطوري مقابل الأمريكي. تستخدم هذه الأداة الغالون الأمريكي (1 GPM أمريكي ≈ 3.785 L/min). أما الغالون الإمبراطوري البريطاني فأكبر بنحو 20٪، لذا لا تخلط بينهما.
• متوسط السرعة مقابل ذروتها. في الأنابيب الحقيقية يكون التدفق أسرع في المركز وأبطأ قرب الجدران. يجب أن تكون قيمة v التي تُدخلها هي السرعة المتوسطة عبر المقطع.
• إدخال صفري أو فارغ. يعطي القطر أو السرعة الذي يساوي 0 هنا معدل تدفق قدره 0 ببساطة بدلًا من خطأ.