Last updated: Apr 29, 2024

Calcolatore per la Portata Volumetrica delle Tubature

Q: La portata varia in base al diametro del tubo?

Sì , perché la portata è direttamente correlata all'area della sezione trasversale del tubo. Quando quest'ultima aumenta (cosa che accade se aumenta il diametro del tubo), cresce anche la portata. Allo stesso modo, quando il diametro diminuisce, la portata diminuisce. Read more

Q: Come si calcola la portata di un tubo?

Si moltiplica la velocità del liquido che scorre nel tubo per la superficie trasversale del tubo. Read more

Table of contents

Che cos'è un flusso alimentato per gravità?Equazione di Hazen-Williams Velocità della portata d'acqua in un tubo — un esempio FAQs

Usa questo calcolatore per analizzare le proprietà dell'acqua che scorre in un sistema alimentato per gravità. È sufficiente conoscere il diametro del tubo, il materiale di cui è fatto, la sua lunghezza e il dislivello. Applichiamo quindi l'equazione di Hazen-Williams per te, che calcola la velocità e la portata risultanti. Ti interessa? Continua a leggere per scoprire le formule che utilizziamo e per vedere un esempio di calcolo facile da seguire.

Ti suggeriamo anche di consultare il calcolatore della portata di orifizi 🇺🇸 per vedere un altro tipo di flusso di liquidi!

Che cos'è un flusso alimentato per gravità?

Il flusso d'acqua alimentato per gravità è quando il flusso d'acqua in un tubo è causato dalla forza di gravità. Il flusso si verifica finché c'è una differenza di altitudine tra l'acqua di partenza (sorgente a monte) e il punto di scarico. Inoltre, non deve essere utilizzata energia esterna (ad esempio, da una pompa) per spostare l'acqua in avanti.

Il nostro calcolatore per la portata dell'acqua prende in considerazione il caso particolare del flusso alimentato per gravità in cui l'acqua scorre in un tubo chiuso. La sua velocità è influenzata non solo dall'inclinazione e dalle dimensioni del tubo, ma anche dal materiale del tubo stesso. Il suo scorrimento provoca attrito tra le pareti del tubo e l'acqua, diminuendo la velocità dell'acqua. Inoltre, nel calcolatore del coefficiente di flusso 🇺🇸, abbiamo descritto la metrica relativa alle portate teoriche e reali. Assicurati di darci un'occhiata se ti interessa!

Equazione di Hazen-Williams

L'equazione di Hazen-Williams è una formula di derivazione empirica che descrive la velocità dell'acqua in un flusso alimentato per gravità. Ricorda che l'equazione di Hazen-Williams è valida solo per l'acqua — applicarla a qualsiasi altro fluido ti darà risultati imprecisi. Inoltre non tiene conto della temperatura dell'acqua ed è precisa solo per l'intervallo 4-25 °C (40-75 °F).

Puoi scrivere questa formula come:

v = \mathrm{k} \times C \times R^{0,63} \times S^{0,54}

dove:

$v$ — Velocità dell'acqua che scorre nel tubo (in m/s per il sistema metrico e ft/s per il sistema imperiale);
$C$ — Coefficiente di rugosità;
$R$ — Raggio idraulico (in metri o piedi a seconda del sistema di unità di misura) — controlla il calcolatore del raggio idraulico 🇺🇸 per saperne di più;
$S$ — Pendenza della linea di energia (perdita di carico per attrito). È senza unità, ma a volte è espressa in m/m; e
$\mathrm{k}$ — Fattore di conversione che dipende dal sistema di unità di misura ( $\mathrm{k} = 0,\!849$ per il sistema metrico e $\mathrm{k} = 1,\!318$ per il sistema imperiale).

Non è necessario conoscere i valori di $C$ , $R$ o $S$ per utilizzare il nostro calcolatore per la portata delle tubature — li calcoliamo noi per te!

Il coefficiente di rugosità $C$ dipende dal materiale del tubo. Puoi scegliere il materiale dall'elenco a tendina o scegliere l'ultima opzione per poter inserire manualmente il valore di $C$ se conosci il coefficiente di rugosità del tuo sistema di flusso. Noi utilizziamo i seguenti valori:

Materiale	Coefficiente di rugosità
Ghisa	100
Calcestruzzo	110
Rame	140
Plastica	150
Acciaio	120

Il raggio idraulico, $R$ , è la proporzione tra l'area e il perimetro del tuo tubo. Se il tubo è circolare, lo troverai in base alla seguente equazione:

R = \frac{A}{P} = \frac{\pi r^2}{2 \pi r} = \frac{r}{2} = \frac{d}{4}

dove:
$r$ — Raggio del tubo; e
$d$ — Diametro del tubo.

Se spunti la casella Mostra altri parametri, potrai vedere e modificare altri parametri, come l'Area, il Perimetro e il Raggio idraulico.

Per calcolare la pendenza, $S$ , devi dividere la differenza di altezza tra le due estremità del tubo per la lunghezza del tubo. Ricorda che se la pendenza del tubo non è costante ma cambia continuamente, la velocità effettiva del flusso d'acqua sarà diversa dal risultato ottenuto.

Una volta conosciuta la velocità del flusso alimentato per gravità, puoi trovare anche la portata, $Q$ , moltiplicando l'area della sezione trasversale del tubo per la velocità del flusso:

Q = A \times v

Assicurati di utilizzare il nostro calcolatore della portata per convertire la portata volumetrica in portata massica.

Velocità della portata d'acqua in un tubo — un esempio

Utilizziamo il calcolatore per determinare la velocità e la portata di un tubo di plastica, con un diametro di 0,15 metri. Il tubo è lungo 3,5 metri e la differenza di altezza tra l'inizio e la fine del tubo è pari a 1 metro.

Dividi il diametro per 2 per trovare il raggio del tubo.

\small \quad r = \frac{d}{2} = \frac{0,\!15}{2} = 0,\!075 \ \mathrm{ m}

Trova l'area della sezione trasversale del tubo.

\small \quad A = \pi r^2 = \pi \times 0,\!075^2 \approx 0,\!0177 \ \mathrm{m^2}

Determina il perimetro del tubo.

\small \quad P = 2\pi r = 2 \pi \times 0,\!075 \approx 0,\!47 \ \mathrm{m}

Dividi l'area per il perimetro per trovare il raggio idraulico del tubo.

\small \quad R = \frac{A}{P} = \frac{0,\!0177}{0,\!47} \approx 0,\!0038 \ \mathrm{m}

Scegli "Plastica" dall'elenco a tendina e scrivi il suo coefficiente di rugosità.

\small \quad C = 150

Dividi il dislivello per la lunghezza del tubo per calcolare la pendenza.

\small \quad S = \frac{y}{L} = \frac{1}{3,\!5} = 0,\!286

Usa l'equazione di Hazen-Williams per trovare la velocità del flusso alimentato per gravità.

\footnotesize \begin{align*} \quad v &= 0,\!849 \times C \times R^{0,63} \times S^{0,54} \\[8pt] &= 0,\!849 \times 150 \times 0,\!0038 ^{0,63} \times 0,\!286 ^{0,54} \\[8pt] & \approx 8,\!19 \ \frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}} \end{align*}

Moltiplica questo valore per l'area della sezione trasversale del tubo per trovare la portata:

\begin{align*} \quad Q &= A \times v = 0,\!0177 \times 8,\!19 \\[8pt] &= 0,\!145 \mathrm{\frac{m³}{s}} \end{align*}

Ecco fatto! Hai appena trovato la velocità e la portata di un flusso alimentato per gravità. Hai già visto il calcolatore per il volume delle tubazioni? Si tratta di un altro strumento che considera i liquidi che scorrono nei tubi.

FAQs

Come si calcola il flusso alimentato per gravità attraverso un tubo?

Per prima cosa usa l'equazione di Hazen-Williams per trovare la velocità del fluido: v = k × C × R^0,63 × S^0,54. In questa equazione, k è 0,849 per le unità metriche o 1,318 per quelle imperiali, C è il coefficiente di rugosità del materiale del tubo, R è il raggio idraulico (area della sezione trasversale divisa per il perimetro) e S è la pendenza del tubo.

Puoi quindi calcolare il volume che scorre nel tubo al secondo moltiplicando v per l'area della sezione trasversale del tubo.

La portata varia in base al diametro del tubo?

Sì, perché la portata è direttamente correlata all'area della sezione trasversale del tubo. Quando quest'ultima aumenta (cosa che accade se aumenta il diametro del tubo), cresce anche la portata. Allo stesso modo, quando il diametro diminuisce, la portata diminuisce.

Come si calcola la portata di un tubo?

Si moltiplica la velocità del liquido che scorre nel tubo per la superficie trasversale del tubo.

Qual è il coefficiente di rugosità di un tubo di plastica?

Per un tipico tubo di plastica, il coefficiente di rugosità è 150. Più alto è il coefficiente di rugosità, più veloce sarà il flusso per gravità attraverso un tubo.