流量转换器
流量转换器 — 从 L/s 到 CFM, GPM, kg/h 及更多
在 5 个类别的 51 种单位之间转换流量:体积流量 (L/s, gal/min, CFM)、质量流量 (kg/s, lb/h) 和专用单位 (桶/天, MGD)。包括质量-体积转换时的水密度考量。
流量基础知识
体积流量
单位时间内的流体体积。单位:L/s, m3/h, gal/min, CFM (ft3/min)。最常用于泵、管道、HVAC。在体积测量范围内与流体类型无关。
- L/s:公制标准
- gal/min (GPM):美国管道系统
- CFM:HVAC 气流
- m3/h:大型系统
质量流量
单位时间内的流体质量。单位:kg/s, lb/h, t/day。用于化学过程。转换为体积需要知道密度!水 = 1 kg/L,油 = 0.87 kg/L,不一样!
- kg/s:SI 质量流量
- lb/h:美国工业
- 转换体积需要密度!
- 通常假设为水
体积流量 vs 质量流量
质量流量 = 体积流量 x 密度。1 kg/s 的水 = 1 L/s (密度 1 kg/L)。同样 1 kg/s 的油 = 1.15 L/s (密度 0.87 kg/L)。转换时务必检查密度!
- m = ρ x V (质量 = 密度 x 体积)
- 水:假设为 1 kg/L
- 油:0.87 kg/L
- 空气:0.0012 kg/L!
- 体积流量:L/s, gal/min, CFM (m3/min)
- 质量流量:kg/s, lb/h, t/day
- 通过密度关联:m = ρ × V
- 水密度 = 1 kg/L (转换时假设)
- 其他流体:乘以密度比
- 为求准确,务必指明流体类型!
流量系统
公制体积流量
全球通用的 SI 单位。以升/秒 (L/s) 为基本单位。立方米/小时 (m3/h) 用于大型系统。毫升/分钟 (mL/min) 用于医疗/实验室。
- L/s:标准流量
- m3/h:工业用
- mL/min:医疗用
- cm3/s:小体积
美国体积流量
美国惯用单位。加仑/分钟 (GPM) 用于管道系统。立方英尺/分钟 (CFM) 用于 HVAC。液体盎司/小时用于小流量。
- GPM:管道标准
- CFM:气流 (HVAC)
- ft3/h:气体流量
- fl oz/min:配药
质量流量与专用单位
质量流量:kg/s, lb/h 用于化工厂。桶/天 (bbl/day) 用于石油。MGD (百万加仑/天) 用于水处理。英亩-英尺/天用于灌溉。
- kg/h:化学工业
- bbl/day:石油生产
- MGD:水处理厂
- acre-ft/day:灌溉
流量的物理学
连续性方程
管道中流量恒定:Q = A x v (流量 = 面积 x 速度)。窄管 = 流速快。宽管 = 流速慢。通过的体积相同!
- Q = A × v
- 面积越小 = 速度越高
- 体积守恒
- 不可压缩流体
密度与温度
密度随温度变化!水在 4°C 时:1.000 kg/L。在 80°C 时:0.972 kg/L。这会影响质量-体积转换。务必指明条件!
- ρ 随 T 变化
- 水密度在 4°C 达到峰值
- 热流体密度较低
- 指明温度!
可压缩流
气体会压缩,液体不会。空气流量需要压力/温度校正。标准条件:1 atm, 20°C。体积流量随压力变化!
- 气体:可压缩
- 液体:不可压缩
- STP:1 atm, 20°C
- 需为压力进行校正!
常见流量基准
| 应用 | 典型流量 | 备注 |
|---|---|---|
| 花园软管 | 15-25 L/min (4-7 GPM) | 住宅浇水 |
| 淋浴喷头 | 8-10 L/min (2-2.5 GPM) | 标准流量 |
| 厨房水龙头 | 6-8 L/min (1.5-2 GPM) | 现代低流量 |
| 消防栓 | 3,800-5,700 L/min (1000-1500 GPM) | 市政供应 |
| 汽车散热器 | 38-76 L/min (10-20 GPM) | 冷却系统 |
| 静脉注射 (医疗) | 20-100 mL/h | 患者补水 |
| 小型水族箱泵 | 200-400 L/h (50-100 GPH) | 鱼缸循环 |
| 家用空调机组 | 1,200-2,000 CFM | 3-5 吨系统 |
| 工业泵 | 100-1000 m3/h | 大规模输送 |
实际应用
HVAC 与管道系统
HVAC:使用 CFM (立方英尺/分钟) 表示气流。典型住宅:每吨空调 400 CFM。管道系统:使用 GPM 表示水流。淋浴:2-2.5 GPM。厨房水龙头:1.5-2 GPM。
- 空调:400 CFM/吨
- 淋浴:2-2.5 GPM
- 水龙头:1.5-2 GPM
- 马桶:1.6 GPF
石油与天然气工业
石油产量以桶/天 (bbl/day) 计算。1 桶 = 42 美国加仑 = 159 升。管道:m3/h。天然气:标准立方英尺/天 (scfd)。
- 石油:bbl/day
- 1 bbl = 42 gal = 159 L
- 管道:m3/h
- 天然气:scfd
化学与医疗
化工厂:质量流量为 kg/h 或 t/day。静脉注射:mL/h (医疗)。实验室泵:mL/min。质量流量对反应至关重要 - 需要精确的量!
- 化学:kg/h, t/day
- 静脉注射:mL/h
- 实验室泵:mL/min
- 质量至关重要!
快速计算
GPM 转换为 L/min
1 加仑 (美国) = 3.785 升。快速:GPM x 3.8 ≈ L/min。或:GPM x 4 进行粗略估算。10 GPM ≈ 38 L/min。
- 1 GPM = 3.785 L/min
- GPM x 4 ≈ L/min (快速)
- 10 GPM = 37.85 L/min
- 轻松转换!
CFM 转换为 m3/h
1 CFM = 1.699 m3/h。快速:CFM x 1.7 ≈ m3/h。或:CFM x 2 进行粗略估算。1000 CFM ≈ 1700 m3/h。
- 1 CFM = 1.699 m3/h
- CFM x 2 ≈ m3/h (快速)
- 1000 CFM = 1699 m3/h
- HVAC 标准
质量转换为体积 (水)
水:1 kg = 1 L (在 4°C)。所以 1 kg/s = 1 L/s。快速:对于水,kg/h = L/h。其他流体:除以密度!
- 水:1 kg = 1 L
- kg/s = L/s (仅限水)
- 油:除以 0.87
- 汽油:除以 0.75
转换如何运作
- 步骤 1:确定流量类型 (体积或质量)
- 步骤 2:在同类型内正常转换
- 步骤 3:质量到体积?需要密度!
- 步骤 4:若未指定,则假设为水
- 步骤 5:其他流体:应用密度校正
常用转换
| 从 | 到 | 因子 | 示例 |
|---|---|---|---|
| L/s | L/min | 60 | 1 L/s = 60 L/min |
| L/min | GPM | 0.264 | 10 L/min = 2.64 GPM |
| GPM | L/min | 3.785 | 5 GPM = 18.9 L/min |
| CFM | m3/h | 1.699 | 100 CFM = 170 m3/h |
| m3/h | CFM | 0.589 | 100 m3/h = 58.9 CFM |
| m3/h | L/s | 0.278 | 100 m3/h = 27.8 L/s |
| kg/s | L/s | 1 (water) | 1 kg/s = 1 L/s (水) |
| lb/h | kg/h | 0.454 | 100 lb/h = 45.4 kg/h |
快速示例
计算题示例
泵尺寸选择
需要在 10 分钟内装满 1000 加仑的储罐。泵的流量应为多少 GPM?
流量 = 体积 / 时间 = 1000 加仑 / 10 分钟 = 100 GPM。公制:100 GPM x 3.785 = 378.5 L/min = 6.3 L/s。选择额定值 ≥100 GPM 的泵。
HVAC 气流
房间尺寸为 20 英尺 x 15 英尺 x 8 英尺。需要每小时 6 次换气。需要多少 CFM?
体积 = 20 x 15 x 8 = 2400 ft3。每小时换气次数 = 6,所以 2400 x 6 = 14,400 ft3/小时。转换为 CFM:14,400 / 60 = 240 CFM。
质量流量转换
化工厂:500 kg/h 的油 (密度 0.87 kg/L)。体积流量是多少 L/h?
体积 = 质量 / 密度 = 500 kg/h / 0.87 kg/L = 575 L/h。如果是水 (1 kg/L),则为 500 L/h。油的密度较小,所以体积更大!
常见错误
- **混淆质量流量和体积流量**:除非流体是水,否则 kg/s ≠ L/s!需要密度才能转换。油、汽油、空气都不同!
- **忘记密度受温度影响**:热水比冷水密度低。1 kg/s 的热水 > 1 L/s。务必指明条件!
- **美国加仑 vs 英国加仑**:英国加仑大 20%!1 英制加仑 = 1.201 美制加仑。检查是哪个系统!
- **混淆时间单位**:GPM ≠ GPH!检查是每分钟、每小时还是每秒。相差 60 或 3600 倍!
- **标准条件 vs 实际条件 (气体)**:不同压力/温度的空气体积不同。指明 STP 或实际情况!
- **假设为不可压缩流**:气体会压缩,改变体积!蒸汽、空气、天然气都受压力/温度影响。
有趣的事实
消防栓的威力
典型消防栓:1000-1500 GPM (3800-5700 L/min)。这足以在 3 秒内装满一个普通浴缸 (50 加仑)!住宅供水服务仅为 10-20 GPM。
油桶的历史
油桶 = 42 美国加仑。为什么是 42?在 1860 年代,威士忌酒桶是 42 加仑 - 石油工业只是采用了相同尺寸!1 桶 = 159 升。世界石油产量以百万桶/天计算。
CFM = 舒适
HVAC 规则:每吨冷却能力需要 400 CFM。一个 3 吨的家用空调 = 1200 CFM。CFM 太低 = 循环不良。太高 = 浪费能源。刚刚好 = 舒适的家!
MGD 用于城市
水处理厂的额定处理能力以 MGD (百万加仑/天) 计算。纽约市:1000 MGD!相当于每天 378 万立方米。平均每人每天用水 80-100 加仑。
矿工英寸
历史上的水权单位:1 矿工英寸 = 0.708 L/s。源自淘金热时代!指在 6 英寸水头下 1 平方英寸开口的流量。在美国西部一些水权中仍在使用!
静脉注射的精确度
医疗静脉注射:20-100 mL/h。相当于 0.33-1.67 mL/min。精确度至关重要!滴数计数:标准为 60 滴/mL。每秒 1 滴 = 60 mL/h。
流量测量史
1700年代
早期流量测量。水车、桶和秒表法。发现文丘里效应用于流量收缩测量。
1887
文丘里流量计发明。利用收缩管道中的压力差来测量流量。现代形式仍在使用!
1920年代
孔板流量计标准化。简单、廉价的流量测量方法。在石油和天然气工业中广泛采用。
1940年代
涡轮流量计开发。旋转叶片测量流速。精度高,用于航空燃料。
1970年代
超声波流量计。无活动部件!利用声波传输时间。非侵入式,适用于大管道,精度高。
1980年代
质量流量计 (科里奥利)。直接测量质量,无需密度!振动管技术。对化学品行业具有革命性意义。
2000年代
带有 IoT 的数字流量计。智能传感器、实时监控、预测性维护。与楼宇管理系统集成。
专业提示
- **仔细检查单位**:GPM vs GPH vs GPD。每分钟、每小时或每天有巨大差异!相差 60 或 1440 倍。
- **用水假设警告**:质量到体积转换器假设为水 (1 kg/L)。对于油:乘以 1.15。对于汽油:乘以 1.33。对于空气:乘以 833!
- **HVAC 经验法则**:每吨空调 400 CFM。快速确定尺寸!3 吨的房屋 = 1200 CFM。转换:1 CFM = 1.7 m3/h。
- **泵曲线很重要**:流量随扬程压力而变化!扬程越高 = 流量越低。务必查看泵曲线,不要只使用最大额定值。
- **GPM 快速转换**:GPM x 4 ≈ L/min。对于估算足够接近!精确:x3.785。反向:L/min / 4 ≈ GPM。
- **指明条件**:温度、压力会影响流量 (特别是气体)。务必说明标准条件或实际操作条件。
- **自动科学记数法**:大于等于 1 百万或小于 0.000001 的值会自动以科学记数法显示 (例如 1.0e+6),以提高可读性!
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公制体积流量
| Unit | Symbol | Base Equivalent | Notes |
|---|---|---|---|
| 升/秒 | L/s | 1 L/s (base) | Commonly used |
| 升/分钟 | L/min | 16.6667 mL/s | Commonly used |
| 升/小时 | L/h | 2.778e-4 L/s | Commonly used |
| 升/天 | L/day | 1.157e-5 L/s | — |
| 毫升/秒 | mL/s | 1.0000 mL/s | Commonly used |
| 毫升/分钟 | mL/min | 1.667e-5 L/s | Commonly used |
| 毫升/小时 | mL/h | 2.778e-7 L/s | — |
| 立方米/秒 | m³/s | 1000.0000 L/s | Commonly used |
| 立方米/分钟 | m³/min | 16.6667 L/s | Commonly used |
| 立方米/小时 | m³/h | 277.7778 mL/s | Commonly used |
| 立方米/天 | m³/day | 11.5741 mL/s | — |
| 立方厘米/秒 | cm³/s | 1.0000 mL/s | — |
| 立方厘米/分钟 | cm³/min | 1.667e-5 L/s | — |
美制体积流量
| Unit | Symbol | Base Equivalent | Notes |
|---|---|---|---|
| 加仑(美制)/秒 | gal/s | 3.7854 L/s | Commonly used |
| 加仑(美制)/分钟 (GPM) | gal/min | 63.0902 mL/s | Commonly used |
| 加仑(美制)/小时 | gal/h | 1.0515 mL/s | Commonly used |
| 加仑(美制)/天 | gal/day | 4.381e-5 L/s | — |
| 立方英尺/秒 | ft³/s | 28.3168 L/s | Commonly used |
| 立方英尺/分钟 (CFM) | ft³/min | 471.9467 mL/s | Commonly used |
| 立方英尺/小时 | ft³/h | 7.8658 mL/s | Commonly used |
| 立方英寸/秒 | in³/s | 16.3871 mL/s | — |
| 立方英寸/分钟 | in³/min | 2.731e-4 L/s | — |
| 液体盎司(美制)/秒 | fl oz/s | 29.5735 mL/s | — |
| 液体盎司(美制)/分钟 | fl oz/min | 4.929e-4 L/s | — |
| 液体盎司(美制)/小时 | fl oz/h | 8.215e-6 L/s | — |
英制体积流量
| Unit | Symbol | Base Equivalent | Notes |
|---|---|---|---|
| 加仑(英制)/秒 | gal UK/s | 4.5461 L/s | Commonly used |
| 加仑(英制)/分钟 | gal UK/min | 75.7682 mL/s | Commonly used |
| 加仑(英制)/小时 | gal UK/h | 1.2628 mL/s | Commonly used |
| 加仑(英制)/天 | gal UK/day | 5.262e-5 L/s | — |
| 液体盎司(英制)/秒 | fl oz UK/s | 28.4131 mL/s | — |
| 液体盎司(英制)/分钟 | fl oz UK/min | 4.736e-4 L/s | — |
| 液体盎司(英制)/小时 | fl oz UK/h | 7.893e-6 L/s | — |
质量流量
| Unit | Symbol | Base Equivalent | Notes |
|---|---|---|---|
| 千克/秒 | kg/s | 1 L/s (base) | Commonly used |
| 千克/分钟 | kg/min | 16.6667 mL/s | Commonly used |
| 千克/小时 | kg/h | 2.778e-4 L/s | Commonly used |
| 克/秒 | g/s | 1.0000 mL/s | — |
| 克/分钟 | g/min | 1.667e-5 L/s | — |
| 克/小时 | g/h | 2.778e-7 L/s | — |
| 公吨/小时 | t/h | 277.7778 mL/s | — |
| 公吨/天 | t/day | 11.5741 mL/s | — |
| 磅/秒 | lb/s | 453.5920 mL/s | — |
| 磅/分钟 | lb/min | 7.5599 mL/s | — |
| 磅/小时 | lb/h | 1.260e-4 L/s | — |
专用和工业
| Unit | Symbol | Base Equivalent | Notes |
|---|---|---|---|
| 桶/天(石油) | bbl/day | 1.8401 mL/s | Commonly used |
| 桶/小时(石油) | bbl/h | 44.1631 mL/s | — |
| 桶/分钟(石油) | bbl/min | 2.6498 L/s | — |
| 英亩-英尺/天 | acre-ft/day | 14.2764 L/s | Commonly used |
| 英亩-英尺/小时 | acre-ft/h | 342.6338 L/s | — |
| 百万加仑/天 (MGD) | MGD | 43.8126 L/s | Commonly used |
| 立方英尺/秒 | cusec | 28.3168 L/s | Commonly used |
| 矿工英寸 | miner's in | 708.0000 mL/s | — |
常见问题
GPM 和 CFM 有什么区别?
GPM = 加仑 (液体)/分钟。用于水、液体。CFM = 立方英尺 (空气/气体)/分钟。用于 HVAC 气流。是不同的流体!1 GPM 的水重 8.34 磅/分钟。1 CFM 的空气在海平面重 0.075 磅/分钟。体积相同,质量非常不同!
我可以将 kg/s 转换为 L/s 吗?
可以,但需要流体密度!水:1 kg/s = 1 L/s (密度 1 kg/L)。油:1 kg/s = 1.15 L/s (密度 0.87 kg/L)。汽油:1 kg/s = 1.33 L/s (密度 0.75 kg/L)。空气:1 kg/s = 833 L/s (密度 0.0012 kg/L)!务必检查密度。我们的转换器在未指定时假设为水。
为什么我的泵流量会变化?
泵流量随扬程压力而变化!更高的提升/压力 = 更低的流量。泵曲线显示流量与扬程的关系。在零扬程 (开放排放) 时:流量最大。在最大扬程 (阀门关闭) 时:流量为零。检查泵曲线以确定实际工作点。切勿只使用最大流量额定值!
我的 HVAC 系统需要多少流量?
经验法则:每吨冷却能力需要 400 CFM。3 吨空调 = 1200 CFM。5 吨 = 2000 CFM。公制:1 吨 ≈ 680 m3/h。根据管道阻力进行调整。流量太低 = 冷却效果差。太高 = 噪音、能源浪费。建议进行专业的负荷计算!
美国加仑和英国加仑有什么区别?
差别很大!英制加仑 (UK) = 4.546 升。美国加仑 = 3.785 升。英国加仑大 20%!1 英制加仑 = 1.201 美制加仑。务必指明是哪个系统!大多数转换器默认为美国加仑,除非注明“英制”或“UK”。
如何选择泵的尺寸?
三个步骤:1) 计算所需流量 (所需体积/时间)。2) 计算总扬程 (提升高度 + 摩擦损失)。3) 选择一个泵,使其工作点 (流量 + 扬程) 位于泵曲线上最佳效率点 (BEP) 的 80-90%。增加 10-20% 的安全裕度。检查 NPSH 要求。考虑系统曲线!