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Em sistemas de dutos, frequentemente encontramos parâmetros como taxa de fluxo, velocidade do fluxo, e diâmetro do tubo. Esses dados são muito importantes; eles estão interligados e desempenham um papel fundamental na avaliação da estabilidade e desempenho de todo o sistema de dutos.
Seja na engenharia municipal, indústria, ou irrigação, sistemas de dutos são amplamente utilizados. Essas tubulações são geralmente usadas para transportar água. Ao selecionar tubos ou durante a construção de sistemas de dutos, os engenheiros precisam entender parâmetros como taxa de fluxo, velocidade do fluxo, e diâmetro do tubo, para que os tubos mais adequados possam ser combinados para o projeto.
O autor acredita que entender a relação entre vazão, velocidade do fluxo, e o diâmetro do tubo é muito importante. Portanto, este artigo fornecerá uma explicação detalhada de quatro aspectos: os significados dos três parâmetros, suas fórmulas de cálculo, 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, velocidade do fluxo, e diâmetro do tubo. 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, velocidade do fluxo, e diâmetro do tubo. 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, velocidade do fluxo, e diâmetro do tubo. 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, velocidade do fluxo, e diâmetro do tubo. Espero que o conteúdo deste artigo seja útil para você.
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Autor: Michael
Editor: Michael
Revisor de conteúdo: Michael
