أداة هندسية مجانية
حاسبة سرعة تدفق السوائل في الأنابيب
احسب سرعة التدفق v = 4Q/(πd²)، ورقم رينولدز، وتحقق من حدود السرعة الموصى بها للأنظمة الهيدروليكية وأنظمة المياه.
نتائج
صيغة سرعة التدفق
يتم اشتقاق متوسط سرعة التدفق في أنبوب دائري من معادلة الاستمرارية Q = v × A:
- الخامس — متوسط سرعة التدفق (م/ث)
- س — معدل التدفق الحجمي (م³/ث)
- د — القطر الداخلي للأنبوب (م)
- A — مساحة المقطع العرضي للأنبوب (م²)
رقم رينولدز
يحدد رقم رينولدز نظام التدفق - سواء كان انسيابياً أو انتقالياً أو مضطرباً:
- أقل من 2300 - التدفق الصفائحي (التدفق السلس والمنتظم)
- 2300 ≤ ≤ ≤ 4000 — انتقالي (غير مستقر)
- رد > 4000 - التدفق المضطرب (فوضوي، احتكاك أعلى)
حدود السرعة الموصى بها
| نوع الخط | السرعة (م/ث) | السرعة (قدم/ثانية) | ملاحظات |
|---|---|---|---|
| الشفط الهيدروليكي | 0.5 - 1.5 | 1.6 - 4.9 | تجنب حدوث التكهف عند مدخل المضخة |
| الضغط الهيدروليكي | 3.0 - 6.0 | 9.8 - 19.7 | تصل السرعة إلى 7 أمتار/ثانية للمسافات القصيرة |
| العودة الهيدروليكية | 2.0 - 4.0 | 6.6 - 13.1 | الأنابيب الأكبر حجماً ذات الضغط المنخفض مقبولة |
| إمدادات المياه | 1.0 - 3.0 | 3.3 - 9.8 | الحد الأقصى للضوضاء في المباني هو 2.5 متر/ثانية تقريبًا |
| بخار (مشبع) | 20 - 40 | 66 - 131 | سرعة عالية نموذجية للبخار |
| الهواء المضغوط | 6 - 15 | 20 - 49 | سرعة أعلى = انخفاض أكبر في الضغط |
مرجع جدول الأنابيب - تحديد المعرف الداخلي من القطر الخارجي وسماكة الجدار
أحجام أنابيب الصلب الشائعة (الجدول 40) مع القطر الخارجي وسماكة الجدار والقطر الداخلي:
| الاسمي | القطر الخارجي (مم) | الجدار (مم) | القطر الداخلي (مم) |
|---|---|---|---|
| DN15 (½ بوصة) | 21.3 | 2.77 | 15.8 |
| DN20 (¾ بوصة) | 26.7 | 2.87 | 20.9 |
| DN25 (1 بوصة) | 33.4 | 3.38 | 26.6 |
| DN32 (1¼ بوصة) | 42.2 | 3.56 | 35.1 |
| DN40 (1½ بوصة) | 48.3 | 3.68 | 40.9 |
| DN50 (2 بوصة) | 60.3 | 3.91 | 52.5 |
| DN65 (2½ بوصة) | 73.0 | 5.16 | 62.7 |
| DN80 (3 بوصة) | 88.9 | 5.49 | 77.9 |
| DN100 (4 بوصة) | 114.3 | 6.02 | 102.3 |
| DN150 (6 بوصة) | 168.3 | 7.11 | 154.1 |
| DN200 (8 بوصة) | 219.1 | 8.18 | 202.7 |
مثال عملي
المعطيات: معدل التدفق = 60 لتر/دقيقة، القطر الداخلي للأنبوب = 25 مم، لزوجة الزيت = 32 سنتي ستوك
التحويل: Q = 60 / 60000 = 0.001 م³/ث، d = 0.025 م
أ = π/4 × 0.025² = 4.909 × 10⁻⁴ م²
v = 0.001 / 4.909×10-⁴ = 2.04 م/ث
Re = 2.04 × 0.025 × 0.025 / (32 × 10-⁶) = 1,592 → انسيابي
سرعة 2.04 م/ث تقع ضمن النطاق الموصى به لخطوط الضغط (3-6 م/ث هي الأمثل ولكن 2 م/ث مقبولة).
⚠️ ملاحظة: السرعة المحسوبة هي متوسط السرعة عبر المقطع العرضي للأنبوب. وتتراوح السرعة الفعلية من الصفر عند الجدار إلى أقصى قيمة لها في المركز (مقطع مكافئ للتدفق الصفائحي).
استخدم الصيغة v = 4Q / (π d²). حوّل معدل التدفق Q إلى m³/s (اقسم القيمة بوحدة L/min على 60,000)، وقطر الأنبوب d إلى أمتار (اقسم القيمة بوحدة mm على 1000). الناتج هو متوسط سرعة التدفق بوحدة m/s.
مثال: تدفق 60 L/min عبر أنبوب قطره 25 mm → v = 4 × 0.001 / (π × 0.025²) = 2.04 m/s.
التوصيات المعتادة لسرعة الجريان في الأنظمة الهيدروليكية:
- خطوط السحب: 0.5 – 1.5 m/s (لتجنب التجويف عند مدخل المضخة)
- خطوط الضغط: 3 – 6 m/s (حتى 7 m/s للمسارات القصيرة)
- خطوط الرجوع: 2 – 4 m/s
للأنظمة المائية: 1 – 3 m/s؛ أبقِ السرعة دون 2.5 m/s في المباني للحد من الضوضاء.
تسبب السرعة المفرطة:
- ضوضاء واهتزازاً في الأنابيب
- زيادة هبوط الضغط (يتناسب مع v²)
- تعرية جدران الأنابيب ووصلاتها
- خطر التجويف في خطوط السحب
- المطرقة المائية عند الإغلاق المفاجئ للصمام
اختر مقاسات الأنابيب دائماً بحيث تبقى السرعة ضمن الحدود الموصى بها.
عدد رينولدز Re = vD/ν هو نسبة بلا أبعاد بين قوى القصور الذاتي وقوى اللزوجة. وهو يحدد نظام الجريان:
- Re < 2300: جريان صفحي — سلس، قابل للتنبؤ، منخفض الاحتكاك
- 2300 – 4000: انتقالي — غير مستقر، تجنب التصميم ضمن هذا النطاق
- Re > 4000: مضطرب — فوضوي، بمعامل احتكاك أعلى
يحدد نظام الجريان صيغة معامل الاحتكاك التي ينبغي استخدامها لحساب هبوط الضغط.
اللزوجة لا تغيّر السرعة مباشرةً عند معدل تدفق وحجم أنبوب محددين — فمعادلة الاستمرارية v = Q/A مستقلة عن اللزوجة.
لكن اللزوجة تؤثر في عدد رينولدز، الذي يحدد نظام الجريان وفواقد الاحتكاك. تؤدي اللزوجة الأعلى إلى خفض عدد رينولدز وتغيير نظام الجريان وفواقد الضغط. بالنسبة للجريان الصفحي في أنبوب دائري، يكون معامل احتكاك دارسي 64/Re؛ وعند ثبات السرعة وقطر الأنبوب، تعني قيمة Re الأقل معامل احتكاك أعلى.
قيم اللزوجة الشائعة: الماء عند 20°C ≈ 1 cSt؛ الزيت الهيدروليكي ISO VG 32 عند 40°C ≈ 32 cSt؛ ISO VG 46 عند 40°C ≈ 46 cSt.
الإجراءات الموصوفة في هذه الصفحة طوّرها واختبرها ميدانيًا فريق Vibromera باستخدام Balanset-1A، وهو موازن محمول ثنائي القناة ومحلل اهتزاز لموازنة الدوارات في الموقع.
أجهزة وبرامج موازنة ميدانية احترافية. تُستخدم في أكثر من 50 دولة.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko مهندس تحليل اهتزازات ومؤسس شركة Vibromera ورئيسها التنفيذي. منذ أكثر من 15 عامًا يوازن المعدات الدوارة في الموقع لا على منصة اختبار: آلات التقطيع، والمراوح الصناعية، والكسارات، وأجهزة الطرد المركزي، والأعمدة، ومغازل التشغيل. من هذا العمل وُلدت أجهزة Balanset — فقد صُممت كأداة يستطيع الأخصائي حملها إلى الآلة واستخدامها بمفرده في الموقع، لا كمعدات مختبرية. تأسست Vibromera عام 2017، ومقرها منذ عام 2023 في بورتو بالبرتغال. هنا يجري تطوير سلسلة Balanset وتجميعها ودعمها. الجهاز الرئيسي هو Balanset-1A، وهو محلل محمول للموازنة في مستوى واحد ومستويين ولتشخيص الاهتزازات. يشارك Nikolai شخصيًا في دعم العملاء، وفي معالجة حالات الموازنة الصعبة، وفي تطوير البرنامج. وهو يعمل مع عملاء في جميع أنحاء العالم، وبأي لغة.
