Kalkulačka objemu nádrže určuje celkovou kapacitu nádrže, množství kapaliny při zadané hladině naplnění a zbývající volný objem. Výpočet vychází z geometrických rozměrů a zohledňuje tvar nádrže včetně válcových, obdélníkových, eliptických, kulových a kuželových částí.
Kalkulačka je vhodná pro výpočet objemu nádrží na vodu, palivových nádrží, zásobních nádob a dalších nádrží se známou geometrií. Výsledky jsou uvedeny v litrech nebo metrech krychlových.
Geometrická kapacita. Celkový objem se určuje z vnitřních rozměrů nádrže. Délka, šířka, výška a průměry se zadávají v centimetrech. Rozměry se převádějí na metry koeficientem 0,01. Vypočtený objem se vyjadřuje v m3 a případně převádí na litry podle vztahu 1 m3 = 1000 l.
Hladina naplnění. Výška kapaliny se měří svisle od nejnižšího bodu vnitřního prostoru nádrže k hladině kapaliny. Započítává se pouze část geometrického objemu pod touto hladinou. Pokud zadaná výška naplnění přesáhne celkovou výšku nádrže, použije se maximální přípustná výška.
Geometrické předpoklady. Všechny povrchy se považují za ideální geometrické tvary se stálými zadanými rozměry. Kapslové nádrže mají polokulová zakončení, eliptické nádrže mají po celé délce konstantní eliptický průřez a u kuželových částí se průměr mění lineárně s výškou. Nepoužívají se opravné koeficienty pro materiál, teplotu ani deformaci.
Svislý válec. Plocha kruhové podstavy se násobí výškou nádrže. Poloměr odpovídá polovině vnitřního průměru. Při částečném naplnění se místo celkové výšky používá výška kapaliny.
V = π × R2 × H
R je vnitřní poloměr v metrech, H výška v metrech a π ≈ 3,14159265. Například nádrž o průměru 100 cm a výšce 200 cm má celkovou kapacitu přibližně 1570,8 l.
Vodorovný válec. Celkový objem se vypočítá vynásobením plochy kruhového průřezu délkou. Při částečném naplnění se určí plocha kruhové úseče pod hladinou a vynásobí se délkou válce. Objem kapaliny proto neroste lineárně s výškou naplnění.
Obdélníková nádrž. Celková kapacita je součinem vnitřní délky, šířky a výšky. Objem kapaliny se počítá stejným způsobem, pouze se místo celkové výšky použije skutečná hladina naplnění.
V = L × W × H
Ve vzorci L označuje délku, W šířku a H výšku, vše v metrech. Například nádrž o rozměrech 200 × 100 × 120 cm má kapacitu 2,4 m3, tedy 2400 l.
Kapslová nádrž. Skládá se z válcové části a dvou polokulových zakončení. Dvě polokoule dohromady tvoří celou kouli. Celkový objem je tedy součtem objemu válce a koule o stejném poloměru.
V = π × R2 × L + 4 × π × R3 / 3
L je délka pouze válcové části v metrech, bez kulových zakončení. U svislé kapslové nádrže se naplnění počítá postupně: nejprve spodní kulová část, potom válcová část a nakonec horní kulová část. U vodorovné kapslové nádrže se sčítá objem kruhové úseče válce a odpovídající objem kulových zakončení.
Eliptická nádrž. Příčný průřez se považuje za elipsu. Její poloosy odpovídají polovině vnitřní šířky a polovině vnitřní výšky. Celkový objem vznikne vynásobením plochy elipsy délkou nádrže.
V = π × a × b × L
a je polovina šířky, b polovina výšky a L délka, vše v metrech. Při částečném naplnění se používá jen plocha části elipsy pod hladinou kapaliny. Tím se zohledňuje nelineární růst objemu při zvyšování hladiny.
Komolý kužel. Celková kapacita se určuje z horního a dolního poloměru a výšky. Plocha vodorovného průřezu se mění s výškou, protože průměr rovnoměrně roste nebo klesá.
V = π × H × (R12 + R1 × R2 + R22) / 3
R1 je dolní poloměr, R2 horní poloměr a H výška, vše v metrech. Při částečném naplnění se nejprve vypočítá poloměr v úrovni hladiny. Poté se stejným vzorcem určí objem naplněné spodní části.
Nádrž s kuželovým dnem. Celková kapacita je součtem objemu spodního komolého kužele a válce nad ním. Dokud je hladina v kuželovém dně, počítá se jen naplněná část kužele. Jakmile kapalina dosáhne válcové části, přičte se k objemu plného kužele objem kapaliny ve válci.
Nádrž s kuželovou horní částí. Nejprve se počítá objem spodního válce a potom horního komolého kužele. Dokud je kapalina ve válci, je její objem úměrný výšce naplnění. Při vyšší hladině se připočítá naplněná část kužele se zohledněním měnícího se průměru.
Objem kapaliny. Pro každý tvar se vypočítává geometrický objem pod zadanou hladinou. Při výšce naplnění 0 je objem kapaliny 0. Při dosažení plné výšky nádrže se rovná celkové kapacitě.
Volný objem. Je rozdílem mezi celkovou kapacitou a aktuálním objemem kapaliny. Například při kapacitě 2000 l a množství kapaliny 750 l zbývá 1250 l.
Procento naplnění. Objem kapaliny se vydělí celkovou kapacitou a výsledek se vynásobí 100. V uvedeném příkladu je nádrž naplněna z 37,5 %. Procento vychází z objemu, nikoli z poměru výšky kapaliny a celkové výšky nádrže.
Pro průmyslové ocelové nádrže jsou relevantní evropské normy EN 12285-1 (dílensky vyráběné vodorovné ocelové nádrže pro podzemní skladování kapalin, které mohou znečistit vodu), EN 12285-2 (odpovídající nádrže pro nadzemní skladování) a EN 14015 (navrhování a výroba svislých válcových svařovaných ocelových nádrží s plochým dnem, zhotovovaných na místě).
Tyto normy stanovují požadavky na příslušné konstrukce nádrží a jejich výrobu. Geometrická kapacita se počítá z rozměrů nádrže bez automatického použití konstrukčních součinitelů podle norem.
Záleží na tvaru nádrže. U obdélníkové nádrže nebo válce s konstantním vodorovným průřezem je objem úměrný výšce kapaliny. U komolého kužele nebo nádrže s kuželovým dnem se plocha vodorovného průřezu mění s výškou, takže polovina výšky může představovat výrazně méně nebo více než polovinu objemu. U vodorovného válce s kruhovým průřezem však výška kapaliny rovná polovině průměru odpovídá přesně polovině kapacity.
Používá se vnitřní průměr, délka nádrže a svislá výška kapaliny měřená ode dna. Kalkulačka určí plochu naplněné kruhové úseče a vynásobí ji délkou válce. Tím zohledňuje zakřivení stěn a stanoví objem kapaliny při každé přípustné hladině.
U kapslové nádrže se k objemu válcové části přidává objem dvou polokulových zakončení. Pokud jsou průměr a délka válcové části stejné, je celková kapacita kapslové nádrže větší. Její celková délka je rovněž větší o jeden průměr, protože zakončení se počítají samostatně.
Nádrže s kuželovým dnem a kuželovou horní částí mohou mít při stejných rozměrech stejnou celkovou kapacitu, ale rozdílný objem kapaliny při stejné výšce hladiny. Důvodem je odlišná plocha vodorovných průřezů v jednotlivých úrovních. Kalkulačka zohledňuje polohu kužele i změnu průměru s výškou.
Geometrický výpočet předpokládá idealizovaný vnitřní tvar nádrže. Skutečná nádrž může mít zaoblené přechody, vystupující prvky, další součásti nebo vnitřní rozměry odlišné od jmenovitých. Vypočtená geometrická kapacita se proto může lišit od štítkové hodnoty. Pro přesný odhad objemu existující nádrže použijte skutečné vnitřní rozměry.