Расчёт расхода через диафрагму.
Диафрагма (дроссельная шайба) — калиброванное сужение, позволяющее определять расход по перепаду давления на ней. Данный калькулятор вычисляет расход через диафрагму по перепаду давления, коэффициенту расхода и площади проходного сечения по формуле Торричелли/Бернулли, а также решает обратную задачу — подбор диаметра диафрагмы по заданному расходу. Применяется для сливных отверстий, регуляторов уровня, а также диафрагм для измерения расхода по ISO 5167.
Q = C_d × A × √(2 × g × h) — для свободного истечения под действием гравитационного напора h; Q = C_d × A × √(2 × ΔP / ρ) — для течения под давлением с перепадом ΔP на диафрагме. C_d — коэффициент расхода: 0,61 для диафрагмы с острой кромкой в трубопроводе, 0,97 для сопел ISA, 0,75 для тонких концентрических диафрагм. Площадь A = π × d² / 4, где d — диаметр отверстия. Из-за квадратнокорневой зависимости точность измерения расхода 1% требует точности измерения ΔP 2%. Отношение диаметров β = d / D (диафрагма/трубопровод) обычно составляет 0,2–0,7; при β < 0,2 доминирует сопротивление диафрагмы, при β > 0,7 форма потока в трубопроводе искажает C_d.
Технолог, оценивающий время опорожнения аппарата с начальным уровнем 3 м, интегрирует формулу Торричелли по уровню, используя C_d = 0,61 для сливного отверстия диаметром 50 мм с острой кромкой, и получает суммарное время опорожнения 4,2 часа.
Специалист КИП, подбирающий диафрагму ISO 5167 для расхода воды 100 м³/ч при давлении 4 бар, выбирает β = 0,4 и подтверждает, что расчётный перепад давления 250 мбар находится в пределах диапазона измерения дифференциального манометра.
Пневматик устанавливает дроссель диаметром 1,5 мм для плавного включения зажимного цилиндра; калькулятор показывает расход воздуха 12 л/мин при входном давлении 4 бар, что соответствует требуемому времени нарастания усилия 0,8 секунды.
Для диафрагмы с острой кромкой в трубопроводе: 0,61. Для расходомерного сопла ISA: 0,97. Для трубы Вентури: 0,98. Для свободного истечения из ёмкости через скруглённое отверстие: 0,95. Перед выбором всегда проверяйте применимый геометрический стандарт.
Жидкости практически несжимаемы, поэтому Q = C_d × A × √(2gh) применяется напрямую. При перепаде давления на газе более 50% от абсолютного давления течение становится критическим и требует поправки на критический расход. При ΔP/P > 0,1 используйте газовую формулу с коэффициентом расширения Y.
Да. Коэффициент расхода C_d в диафрагмах по ISO 5167 зависит от отношения β = d/D. Перед диафрагмой обеспечивается не менее 20D прямого трубопровода и 5D — после неё, чтобы профиль скоростей был полностью сформирован.