使用方法
- 先在「算法口径」里选取数方式:默认「体积 ÷ 时间」,适合用量筒、水表或水箱刻度取数;选「管道流速反推流量」则按管径与流速算流量。
- 体积填升(L),示例 1000;时间填分钟(min),示例 5。两栏都只认正数,填 0 或负数会给出具体提示。
- 管道口径下,先在下拉里选公称直径 DN25 到 DN200,再填流速(m/s),示例 1.5。管径没选时提示「请先选择管道公称直径」,流速超出 0.01 到 30 也会被拦下。
- 结果区一次给出五个单位:升每分钟、立方米每小时、升每秒、美制加仑每分钟、英制加仑每分钟;管道口径还会补上截面积与雷诺数。
- 光标停在体积框里按回车即可重算;改动任一输入框或下拉也会立即重算,「重置」恢复成 1000 与 5。
- 下方对照表默认展开前六行,「加载更多」展开其余六行;「复制对照表」复制 TSV,「导出 CSV」下载带 UTF-8 BOM 的文件。
这个流量计算器能解决什么问题
这个流量计算器解决的是两件常被混为一谈的事:一是「一段时间里一共流过了多少」,二是「管道里此刻流得多快」。前者用体积除以时间就能得到,后者必须知道管径与流速。两个口径算出来的数都是 L/min,但一个是平均值、一个是瞬时换算值,用错了场景就会选错泵或选错管子。这个工具在本站也叫流量比率计算器,名字里的「比率」指的是体积与时间之比,并不是两张尺寸的比值。
第一件事的典型场景是水箱放空、灌溉时段用水量、水泵标定。一只 1000 L 的水箱 5 分钟放空,得到的是这 5 分钟的平均流量 200 L/min,折合 12 m³/h。这个数可以直接拿去选泵、核对水表,但它回答不了「DN50 的管子够不够」——那是第二件事。
第二件事是管道法:DN50 的管子在 1.5 m/s 流速下过 176.7146 L/min,想让它过 200 L/min,流速得提到 1.6977 m/s。同一根管子上流量与流速成正比,流量翻一倍流速也翻一倍;换一根更粗的管子,同样的流速能过多得多的量,因为截面积按直径的平方增长。本页把两种口径放在同一页,就是为了让这两个数能互相对照,而不是各自算各自的。
与同一分类下的兄弟页分工也清楚:速度计算器算位移除以时间,比例计算器处理比值关系,圆柱体积计算器回答「容器装得下多少」;它们都不涉及「每单位时间流过多少」,这个口径只有本页。
还有一层是工程惯例:水系统的常用流速在 1 到 3 m/s,低于 1 容易沉积,高于 3 噪声与磨损都明显上升。本页在管道口径里额外给出雷诺数,是为了让你判断流速落在什么流态,而不是用它去改流量。
计算原理与变量说明
本页涉及的量不多,但每个都有明确的单位口径,先列清楚:
- 体积 V:一段时间里流过的液体量,单位升(L),示例 1000。
- 时间 t:这段时间的长度,单位分钟(min),示例 5。
- 流量 Q:单位时间流过的体积,本页主口径为升每分钟(L/min),Q = V ÷ t,示例 1000 ÷ 5 = 200。
- 立方米每小时:Q × 60 ÷ 1000,示例 200 × 60 ÷ 1000 = 12。
- 升每秒:Q ÷ 60,示例 200 ÷ 60 = 3.3333。
- 美制加仑每分钟 US GPM:Q ÷ 3.785411784,示例 200 ÷ 3.785411784 = 52.8344。
- 英制加仑每分钟 UK GPM:Q ÷ 4.54609,示例 200 ÷ 4.54609 = 43.9938。
- 管道截面积 A = π × (d ÷ 2)²,d 要先由毫米换算成米;DN50 即 d = 0.05 m,A = 0.0019635 m²。
- 管道流量 = A × v × 1000 × 60,DN50 在 1.5 m/s 下为 0.0019635 × 1.5 × 1000 × 60 = 176.7146 L/min。
- 雷诺数 Re = v × d ÷ ν,ν 取水在 20 ℃ 时的运动粘度 1.004e-6 m²/s;DN50 在 1.5 m/s 下 Re = 74701。
七条公式原样写下来就是 Q(L/min) = 体积(L) ÷ 时间(min)、m³/h = Q × 60 ÷ 1000、L/s = Q ÷ 60、US GPM = Q ÷ 3.785411784、UK GPM = Q ÷ 4.54609、A = π × (d/2)²、Q(L/min) = A × v × 1000 × 60。反解也常用:已知流量求流速用 v = Q ÷ (A × 1000 × 60);已知流量与目标流速选管径,用 d = 2 × √(Q ÷ (v × 1000 × 60 × π)) 算完再往上取标准公称直径。
一、体积除以时间只给出平均流量。 这个口径把整个时段抹平了:1000 L 在 5 分钟里流完,前 30 秒可能已经流掉 200 L,后 1 分钟只在滴。往复泵、隔膜泵、呼吸式出水这类本身就脉动的源,用平均流量去选管径会偏小,峰值要另取瞬时值(用更短的计时窗口再算一次)。
二、美制加仑与英制加仑不是同一个单位。 1 美制加仑等于 3.785411784 L,1 英制加仑等于 4.54609 L,两者相差约 20%。同一个 200 L/min,折成美制是 52.8344 GPM,折成英制只有 43.9938 GPM,差了近 9 个数值单位。泵与喷嘴的样本常常按产地标 GPM,把英制口径的产品当成美制去选型,管子与泵会整整选小一号。区分办法是看样本标注:写 US GPM 的是美制,英联邦旧样本多用英制。
三、Q = A × v 里的 v 是截面平均流速。 管内真实的速度分布并不均匀:层流时呈抛物线,管中心约为平均流速的 2 倍,贴壁处趋近于 0;湍流时分布被横向掺混拉平,中心约为平均值的 1.2 倍左右。工程计算与本页的 v 一律取截面平均流速。所以用毕托管在管中心测到 3 m/s 不能直接填进本页,它对应约 1.5 m/s 的平均流速,直接填会把流量算高一倍。
四、雷诺数只是流态判据,不参与流量计算。 Re = v × d ÷ ν 里的 ν 是流体在该温度下的运动粘度,本页固定取 20 ℃ 的水 1.004e-6 m²/s;水温降下来,ν 会明显变大,同一流速与管径下的 Re 随之变小。判据是 Re 小于 2300 为层流、2300 到 4000 为过渡区、大于 4000 为湍流。本页给出它是为了提示流速是否常见:水系统常用 1 到 3 m/s,DN50 在 1.5 m/s 时 Re 已达 74701,属充分发展的湍流。
完整示例(数值仅作演示)
示例条件:一只水箱 5 分钟放空 1000 L,管道口径按 DN50 复核,结果均由本页算法复算得到。
- 平均流量 = 1000 ÷ 5 = 200 L/min。
- 折合立方米每小时 = 200 × 60 ÷ 1000 = 12 m³/h;升每秒 = 200 ÷ 60 = 3.3333 L/s。
- 美制 200 ÷ 3.785411784 = 52.8344 US GPM;英制 200 ÷ 4.54609 = 43.9938 UK GPM,两者相差约 20%。
- 若这 200 L/min 要走 DN50 管道,按 v = Q ÷ (A × 1000 × 60) 得 200 ÷ 117.8097 = 1.6977 m/s,落在水系统常见的 1 到 3 m/s 区间内,管径合适。
- 改用 DN25 时同样的流量需要约 6.79 m/s,远超常见区间,说明这个流量下 DN25 偏细。
- 反过来核对:DN50 在 1.5 m/s 下给出 176.7146 L/min,与 200 L/min 差 23.2854 L/min,正是把流速提到 1.6977 能补上的部分。
上面每个数字都由页面算法算出,把同样参数填进工具区即可得到相同结果;示例数值均为演示。
流量与管道流速对照表
工具区里那张十二行的表是体积与时间对照,行内给出 L/min、m³/h 与美制 GPM,第三行是本页默认示例:1000 L 用 5 分钟正好 200 L/min。500 L 用 10 分钟与 1000 L 用 20 分钟得到的都是 50 L/min,流量只取决于比值。下面三张表依次给出管道法、同一管径下的流速扫描与纯单位换算。
第一张表是管道法的七行口径,按公称直径与流速给出截面积、流量与雷诺数。截面积随直径按平方增长,DN100 的截面积是 DN50 的 4 倍。
| 公称直径 | 流速 m/s | 截面积 m² | Q L/min | 雷诺数 Re |
|---|---|---|---|---|
| DN25 | 1 | 0.0004909 | 29.4524 | 24900 |
| DN50 | 1.5 | 0.0019635 | 176.7146 | 74701 |
| DN50 | 2 | 0.0019635 | 235.6194 | 99602 |
| DN80 | 1.5 | 0.0050265 | 452.3893 | 119522 |
| DN100 | 2 | 0.007854 | 942.4778 | 199203 |
| DN150 | 2.5 | 0.0176715 | 2650.7188 | 373506 |
| DN200 | 3 | 0.0314159 | 5654.8668 | 597610 |
第二张表固定 DN50,只改流速,用来看「同一根管子多快算快」。流速从 0.5 提到 3 m/s,流量从 58.9049 涨到 353.4292 L/min,正好 6 倍,与流速的倍数一致;雷诺数同步从 24900 涨到 149403,全程都在湍流区。日常水系统把流速压在 1 到 3 m/s,对应的就是中间几行。
| 流速 m/s | Q L/min | 雷诺数 Re | 流态 |
|---|---|---|---|
| 0.5 | 58.9049 | 24900 | 湍流 |
| 1 | 117.8097 | 49801 | 湍流 |
| 1.5 | 176.7146 | 74701 | 湍流 |
| 2 | 235.6194 | 99602 | 湍流 |
| 2.5 | 294.5243 | 124502 | 湍流 |
| 3 | 353.4292 | 149402 | 湍流 |
第三张表是纯单位换算,横向读一行的五个口径。看最后两列最直观:同一个流量,美制 GPM 永远比英制 GPM 大约 20%,200 L/min 这一行是 52.8344 对 43.9938。
| L/min | m³/h | L/s | US GPM | UK GPM |
|---|---|---|---|---|
| 50 | 3 | 0.8333 | 13.2086 | 10.9985 |
| 100 | 6 | 1.6667 | 26.4172 | 21.9969 |
| 200 | 12 | 3.3333 | 52.8344 | 43.9938 |
| 300 | 18 | 5 | 79.2516 | 65.9908 |
| 500 | 30 | 8.3333 | 132.086 | 109.9846 |
| 1000 | 60 | 16.6667 | 264.1721 | 219.9692 |
结果边界、舍入与适用说明
- 体积允许 0.001 到 10000000 L,步长 1;必须大于 0,体积为 0 时流量恒为 0,提示文案为「体积请填写大于 0 的升数」。
- 时间允许 0.001 到 100000 min,步长 0.1;必须大于 0。计时窗口尽量取流速稳定的一段,越短越接近瞬时值,越长越接近长期平均。
- 管道口径下必须先选管径,未选时提示「请先选择管道公称直径」;流速允许 0.01 到 30 m/s,步长 0.01,越界提示「流速一般在 0.01~30 m/s 之间」。
- 流量保留 2 位小数,升每秒与两种 GPM 保留 4 位,立方米每小时保留 2 位;中间过程不提前截断,手算末位差异多来自提前四舍五入。
- 雷诺数按 20 ℃ 的水取运动粘度 1.004e-6 m²/s,结果是整数显示;换成其它温度或别的流体,ν 不同,Re 也会变,但流量不受影响。
- 管道法假定满流、圆截面、内径等于公称直径。实际管材内径随壁厚与压力等级而变,DN 相同的两种管材内径可能不同,精确选型要查厂家内径表。
- 本页不考虑沿程与局部阻力:给定流速算出的流量是运动学结果,能否达到这个流速取决于泵扬程与管路阻力的交点。
- 体积除以时间的口径不区分液体种类;管道法的雷诺数依赖流体粘度,本页的 ν 是水的,油品、糖浆这类流体填进来 Re 会失真,流量那一栏仍然成立。
常见问题
体积除以时间算出来的数,能当瞬时流量用吗?
不能。它是整个计时窗口的平均值:1000 L 用 5 分钟得 200 L/min,不代表每一秒都按这个速率流。要看瞬时值就缩短计时窗口重算一次,脉动明显的源取峰值时段单独算。
美制 GPM 和英制 GPM 差多少,我该看哪个?
大约差 20%。200 L/min 折美制是 52.8344 GPM,折英制是 43.9938 GPM。看样本标注:写 US GPM 的是美制,英联邦旧样本多用英制。选错会让泵与管径整整差一个规格。
管道法里的流速该填多少?
水系统常用 1 到 3 m/s:低于 1 容易沉积,高于 3 噪声与磨损明显上升。本页默认 1.5 m/s 就是这个区间的中间值。填完看雷诺数,DN50 在 1.5 m/s 时 Re 为 74701,属充分发展的湍流。
雷诺数会不会影响算出来的流量?
不会。流量由 Q = A × v 决定,Re = v × d ÷ ν 只是流态判据,用来判断层流(小于 2300)、过渡区(2300 到 4000)还是湍流(大于 4000),它不进入流量的计算式。给它是为了提示流速是否落在常见区间。
DN50 从 1.5 提到 2 m/s,流量为什么只涨三成?
因为涨幅与流速的涨幅一致:176.7146 × (2 ÷ 1.5) = 235.6194,涨了 33.3%。感觉「不该这么少」往往是同时放大了管径——截面积按直径的平方增长,DN50 换 DN100 才是 4 倍。管径与流速是两个独立的杠杆。
家里水表读数是立方米,怎么和本页对上?
用结果里的 m³/h 那一栏直接比,1 m³ 就是 1000 L。想估算一段时间用了多少水,把 m³/h 乘上小时数;想核对水表走字,就按「接满一个已知容积的容器并计时」的方式用体积除以时间的口径算一次。
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