Перевод расхода и скорости.
Скорость потока в трубе — это средняя скорость жидкости в поперечном сечении, вычисляемая как объёмный расход, делённый на площадь сечения. Данный калькулятор определяет скорость в м/с и фут/с по расходу и внутреннему диаметру трубы и позволяет проверить соответствие типоразмера допустимым диапазонам скоростей: для водоснабжения 3–8 фут/с, на всасывании гидросистемы — не более 4 фут/с, на напорной линии 10–15 фут/с, на сливной 15–20 фут/с.
v = Q / A, где Q — объёмный расход, A — площадь поперечного сечения. Для круглой трубы A = π × D² / 4. Перевод единиц — наиболее частый источник ошибок: через 1 дюйм² при расходе 1 GPM скорость составляет 0,32 фут/с. Должен использоваться фактический внутренний диаметр, а не номинальный: у трубы NPS 1" Schedule 40 ID = 26,6 мм (не 25,4). Калькулятор поддерживает ввод как по системе NPS-Schedule, так и по DN. Допустимые диапазоны скоростей: всасывание воды 3–8 фут/с, нагнетание воды 4–10 фут/с, горячая вода 1,5–4 фут/с для ограничения эрозии, всасывание гидравлического масла 1,5–4 фут/с, напорная линия гидросистемы 10–15 фут/с, сливная линия 5–10 фут/с. Для воздуха и газов скорость значительно выше (60–120 фут/с) и требует проверки по числу Маха.
Инженер предприятия, проектирующий циркуляционный контур при температуре 90 °C, ограничивает скорость значением 1,2 м/с (ниже порогового 1,5 м/с для меди) и увеличивает диаметр трубки с 32 мм до 42 мм там, где расход 80 л/мин даёт скорость 0,96 м/с.
Конструктор гидростанции, рассчитывающий всасывающую линию насоса производительностью 100 л/мин, обнаруживает, что в трубе 1" скорость составляет 3,3 м/с (превышает предел 1,5 м/с) и выбирает трубу 1,5", где скорость снижается до 1,3 м/с с достаточным запасом по NPSHa.
Технолог пищевого производства, проверяющий трубчатый теплообменник диаметром 50 мм при расходе 200 л/мин, получает скорость 1,7 м/с, подтверждает соответствие скоростному требованию для CIP-мойки и отмечает, что при 250 л/мин скорость превысит предельное значение 2,0 м/с по регламенту.
Для воды: 3–8 фут/с на всасывании, 4–10 фут/с на нагнетании. Для горячей воды: 1,5–4 фут/с. Для гидравлического масла: 1,5–4 фут/с на всасывании, 10–15 фут/с на давлении, 5–10 фут/с на сливе. Для воздуха: 60–120 фут/с. Всегда сверяйтесь с рекомендациями производителя.
Объёмный расход, делённый на площадь сечения, даёт среднюю по сечению скорость. Максимальная скорость при ламинарном течении в 2 раза выше средней (параболический профиль); при турбулентном — лишь в 1,2 раза. Для расчётов потерь на трение используется именно средняя скорость.
Шероховатость не изменяет v = Q/A, однако влияет на коэффициент трения и, следовательно, на перепад ΔP при заданной скорости. Диапазоны допустимых скоростей рассчитаны для труб со стандартной заводской отделкой.