Калькулятор давления воды

Калькулятор помогает оценить самотёчный полив из бочки, утечку из трубы и давление на дно ёмкости.

Что подготовить - одно из:

• высоту уровня над точкой: для бочки - от уровня воды до крана или отверстия; для ёмкости - глубину;
• избыточное давление перед отверстием в барах - например, давление в сети при утечке.

Дополнительно:

• плотность жидкости - вода 1000 кг/куб. м; для сухого воздуха при 20 градусах Цельсия - 1,2041 кг/куб. м, но только при перепаде давления много меньше атмосферного;
• диаметр отверстия, крана или пробоины, мм;
• коэффициент расхода мк: круглое отверстие в стенке бака - около 0,65, через трубку или шланг - выше 0,9, внешний цилиндрический насадок - около 0,82.

Для бочки расход мгновенный - при заданном уровне. По мере опорожнения уровень падает, и расход уменьшается. Время слива калькулятор не считает.

Потери напора в трубе и шланге за краном не учитываются - для них есть гидравлический расчёт трубы. Прочность ёмкости и труб под давлением тоже не проверяется.

Давление и напор:

По высоте: Давление = Плотность * 9,80665 * Напор
По давлению: Напор = Давление * 100 000 / (Плотность * 9,80665)
кПа = Давление / 1000; бар = Давление / 100 000
атм = Давление / 101 325; м вод. ст. = Давление / 9806,65

Истечение (формула Торричелли):

Скорость = корень(2 * 9,80665 * Напор)
Расход = мк * пи * Диаметр^2 / 4 * Скорость

где давление - избыточное давление, Па (в режиме "по давлению" вводится в барах); плотность - кг/куб. м; напор - высота столба жидкости, м; диаметр - диаметр отверстия, переводится из мм в м; мк - коэффициент расхода; расход - куб. м/с (выводится в л/с и куб. м/ч).

Выводится теоретическая скорость: в сжатом сечении струи реальная немного ниже, это учитывает мк.

Источники: формула Торричелли - ru.wikipedia.org; мк примерно 0,65 для отверстия в баке - en.wikipedia.org (статья о законе Торричелли); коэффициент сжатия струи 0,611 - en.wikipedia.org (статья о сжатом сечении струи); насадок мк = 1 / корень(1),5 = 0,816 - gidravl.narod.ru; плотность воздуха - en.wikipedia.org (статья о плотности воздуха).

Точность вывода: давление - до 0,0001 бар и атм, скорость - 0,01 м/с, расход - 0,001.

Пример: бочка, уровень 1,5 м над краном 20 мм. Давление 14,7 кПа (0,147 бар), скорость 5,42 м/с, расход 1,108 л/с - 3,99 куб. м/ч. На глубине 10 м давление 98,07 кПа - 0,968 атм, около 1 атм на каждые 10 м.