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In pipeline systems, we often encounter parameters such as flow rate, flow velocity, and pipe diameter. These data are very important; they are interconnected and play a key role in evaluating the stability and performance of the entire pipeline system.
Whether in municipal engineering, indústria, or irrigation, pipeline systems are widely used. These pipelines are usually used to transport water. When selecting pipes or during the construction of pipeline systems, engineers need to understand parameters such as flow rate, flow velocity, and pipe diameter, so that the most suitable pipes can be matched for the project.
The author believes that understanding the relationship between flow rate, flow velocity, and pipe diameter is very important. Portanto, this article will provide a detailed explanation from four aspects: the meanings of the three parameters, their calculation formulas, as relações entre eles, e uma tabela de comparação.
Os significados da taxa de fluxo, Velocidade de fluxo, e diâmetro do tubo
Em um sistema de pipeline, taxa de fluxo refere-se ao volume de água que passa pela seção transversal do tubo dentro de um determinado período de tempo, e pode ser representado por “Q.” Suas unidades comuns incluem metros cúbicos por segundo (m³/s), metros cúbicos por hora (m³/h), litros por segundo (L/s), litros por hora (L/h), e assim por diante.
Em um sistema de pipeline, velocidade de fluxo refere-se à velocidade com que a água flui dentro do tubo, e pode ser representado por “V.” Sua unidade comum é metros por segundo (EM).
Em um sistema de pipeline, o diâmetro do tubo refere-se ao diâmetro interno do tubo, e pode ser representado por “D.” Suas unidades comuns incluem milímetros (milímetros) e metros (eu).
Fórmulas de cálculo de vazão, Velocidade de fluxo, e diâmetro do tubo
Existe uma relação entre a taxa de fluxo, flow velocity, and pipe diameter. Eles podem ser calculados usando três conjuntos de fórmulas. Próximo, por favor, siga meu raciocínio de perto enquanto derivamos essas três fórmulas passo a passo.
Primeiro, vamos esclarecer os símbolos das letras relacionados. O processo de cálculo será expresso usando estes símbolos. Os símbolos são os seguintes:
- Taxa de fluxo: P
- Velocidade de fluxo: V
- Diâmetro do tubo: D
- Área da seção transversal do tubo: S
Então, deve-se notar que porque a grande maioria dos tubos são circulares, a seguinte derivação se aplica principalmente a tubos circulares. Nossa direção de derivação é: para derivar a fórmula de cálculo da vazão com base na velocidade de vazão conhecida e no diâmetro do tubo.
Etapa 1: Calcule a área da seção transversal do tubo
A área da seção transversal do tubo é essencialmente a área de um círculo, e o diâmetro do tubo é o diâmetro desse círculo. Portanto, conhecendo D, a área do círculo é fácil de calcular. A fórmula é: S=πD²/4
Etapa 2: Calcule a taxa de fluxo no tubo
Da etapa 1, já sabemos a área da seção transversal do tubo, e também sabemos a velocidade do fluxo. Portanto, a taxa de fluxo é fácil de calcular. A fórmula é: Q=SV, ou Q=VπD²/4
Finalmente, usando a fórmula de taxa de fluxo derivada na Etapa 2, também podemos derivar as fórmulas de cálculo para velocidade de fluxo e diâmetro do tubo. Essas três fórmulas são mostradas abaixo.
Q = π D² V / 4
V = 4T / π D²
D = √(4P / pV)
Claro, eles também podem ser expressos usando fórmulas matemáticas mais profissionais：
A relação entre a taxa de fluxo, Velocidade de fluxo, e diâmetro do tubo
Através das três fórmulas que derivamos acima, podemos ver claramente a relação mútua entre a taxa de fluxo, flow velocity, and pipe diameter. O resumo é o seguinte:
1.Quando a velocidade do fluxo é constante, a vazão é proporcional ao quadrado do diâmetro do tubo.
2.Quando o diâmetro do tubo é constante, a velocidade do fluxo é proporcional à taxa de fluxo.
3.Quando a vazão é constante, a velocidade do fluxo é proporcional ao quadrado do diâmetro do tubo.
Tabela de comparação de referência
Do acima, já conhecemos as fórmulas de cálculo entre vazão, flow velocity, and pipe diameter. Devemos ser capazes de usar habilmente essas fórmulas para calcular os valores que queremos. No entanto, é inegável que o processo de cálculo é relativamente complexo, e quando as unidades dos três parâmetros não são consistentes, também precisamos realizar conversões de unidades.
Portanto, para melhorar a eficiência, Eu forneço a você uma tabela de comparação de referência. Esta tabela lista os parâmetros mais comumente usados relacionados à velocidade do fluxo, taxa de fluxo, e diâmetro do tubo em sistemas de tubulação para sua referência.
Observe que nesta tabela, a unidade para o diâmetro do tubo é “mm”, a unidade para vazão é “m³/h”E a unidade para velocidade de fluxo é“EM”. (Na mesa, os parâmetros para velocidade de fluxo e diâmetro do tubo incluem unidades, enquanto a vazão não. Isso ajuda a garantir que você não os confunda.)
| Taxa de fluxo, Velocidade de fluxo, Tabela de comparação de diâmetros de tubos | ||||||||||||||
| Diâmetro(milímetros) | Velocidade de fluxo(EM) | |||||||||||||
| 0.4EM | 0.6EM | 0.8EM | 1EM | 1.2EM | 1.4EM | 1.6EM | 1.8EM | 2EM | 2.2EM | 2.4EM | 2.6EM | 2.8EM | 3EM | |
| 20milímetros | 0.5 | 0.7 | 0.9 | 1.1 | 1.4 | 1.6 | 1.8 | 2 | 2.3 | 2.5 | 2.7 | 2.9 | 3.2 | 3.4 |
| 25milímetros | 0.7 | 1.1 | 1.4 | 1.8 | 2.1 | 2.5 | 2.8 | 3.2 | 3.5 | 3.9 | 4.2 | 4.6 | 4.9 | 5.3 |
| 32milímetros | 1.2 | 1.7 | 2.3 | 2.9 | 3.5 | 4.1 | 4.6 | 5.2 | 5.8 | 6.4 | 6.9 | 7.5 | 8.1 | 8.7 |
| 40milímetros | 1.8 | 2.7 | 3.6 | 4.5 | 5.4 | 6.3 | 7.2 | 8.1 | 9 | 10 | 10.9 | 11.8 | 12.7 | 13.6 |
| 50milímetros | 2.8 | 4.2 | 5.7 | 7.1 | 8.5 | 9.9 | 11.3 | 12.7 | 14.1 | 15.6 | 17 | 18.4 | 19.8 | 21.2 |
| 65milímetros | 4.8 | 7.2 | 9.6 | 11.9 | 14.3 | 16.7 | 19.1 | 21.5 | 23.9 | 26.3 | 28.7 | 31.1 | 33.4 | 35.8 |
| 80milímetros | 7.2 | 10.9 | 14.5 | 18.1 | 21.7 | 25.3 | 29 | 32.6 | 36.2 | 39.8 | 43.4 | 47 | 50.7 | 54.3 |
| 100milímetros | 11.3 | 17 | 22.6 | 28.3 | 33.9 | 39.6 | 45.2 | 50.9 | 56.5 | 62.2 | 67.9 | 73.5 | 79.2 | 84.8 |
| 125milímetros | 17.7 | 26.5 | 35.3 | 44.2 | 53 | 61.9 | 70.7 | 79.5 | 88.4 | 97.2 | 106 | 114.9 | 123.7 | 132.5 |
| 150milímetros | 25.4 | 38.2 | 50.9 | 63.6 | 76.3 | 89.1 | 101.8 | 114.5 | 127.2 | 140 | 152.7 | 165.4 | 178.1 | 190.9 |
| 200milímetros | 45.2 | 67.9 | 90.5 | 113.1 | 135.7 | 158.3 | 181 | 203.6 | 226.2 | 248.8 | 271.4 | 294.1 | 316.7 | 339.3 |
| 250milímetros | 70.7 | 106 | 141.4 | 176.7 | 212.1 | 247.4 | 282.7 | 318.1 | 353.4 | 388.8 | 424.1 | 459.5 | 494.8 | 530.1 |
| 300milímetros | 101.8 | 152.7 | 203.6 | 254.5 | 305.4 | 356.3 | 407.1 | 458 | 508.9 | 559.8 | 610.7 | 661.6 | 712.5 | 763.4 |
| 350milímetros | 138.5 | 207.8 | 277.1 | 346.4 | 415.6 | 484.9 | 554.2 | 623.4 | 692.7 | 762 | 831.3 | 900.5 | 969.8 | 1039.1 |
| 400milímetros | 181 | 271.4 | 361.9 | 452.4 | 542.9 | 633.3 | 723.8 | 814.3 | 904.8 | 995.3 | 1085.7 | 1176.2 | 1266.7 | 1357.2 |
| 450milímetros | 229 | 343.5 | 458 | 572.6 | 687.1 | 801.6 | 916.1 | 1030.6 | 1145.1 | 1259.6 | 1374.1 | 1488.6 | 1603.2 | 1717.7 |
Conclusão
Através deste post, agora você deve entender claramente a relação e as fórmulas de cálculo entre a taxa de fluxo, flow velocity, and pipe diameter. Espero que o conteúdo deste artigo seja útil para você.
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Autor: Michael
Editor: Michael
Revisor de conteúdo: Michael
