Цей калькулятор об'єму резервуара визначає повну місткість, кількість рідини за заданого рівня заповнення та вільний об'єм, що залишився. Розрахунок ґрунтується на геометричних розмірах і враховує форму резервуара, зокрема циліндричні, прямокутні, еліптичні, сферичні та конічні елементи.
Калькулятор підходить для розрахунку об'єму резервуарів для води, паливних баків, накопичувальних ємностей та інших посудин із відомою геометрією. Результати подаються в літрах або кубічних метрах.
Геометрична місткість. Загальний об'єм визначається за внутрішніми розмірами резервуара. Довжина, ширина, висота й діаметри вводяться в сантиметрах. Розміри переводяться в метри за коефіцієнтом 0,01. Обчислений об'єм виражається в м3, а за потреби переводиться в літри за співвідношенням 1 м3 = 1000 л.
Рівень заповнення. Висоту рідини вимірюють вертикально від найнижчої точки внутрішньої порожнини резервуара до поверхні рідини. Враховується лише частина геометричного об'єму нижче цього рівня. Якщо введена висота заповнення перевищує загальну висоту резервуара, для розрахунку використовується максимально допустима висота.
Геометричні припущення. Усі поверхні розглядаються як ідеальні геометричні фігури з постійними заданими розмірами. Резервуари у формі капсули мають напівсферичні торці, еліптичні резервуари мають сталий еліптичний поперечний переріз уздовж довжини, а в конічних елементах діаметр змінюється лінійно з висотою. Поправкові коефіцієнти на матеріал, температуру чи деформацію не застосовуються.
Вертикальний циліндр. Площу круглого дна множать на висоту резервуара. Радіус дорівнює половині внутрішнього діаметра. За часткового заповнення замість повної висоти використовують висоту рідини.
V = π × R2 × H
Тут R - внутрішній радіус у метрах, H - висота в метрах, а π ≈ 3,14159265. Наприклад, резервуар діаметром 100 см і заввишки 200 см має загальну місткість приблизно 1570,8 л.
Горизонтальний циліндр. Загальний об'єм обчислюють множенням площі круглого перерізу на довжину. За часткового заповнення визначають площу кругового сегмента нижче поверхні рідини та множать її на довжину циліндра. Тому об'єм рідини зростає нелінійно зі збільшенням висоти заповнення.
Прямокутний резервуар. Загальна місткість дорівнює добутку внутрішньої довжини, ширини та висоти. Об'єм рідини розраховується так само, але замість повної висоти використовується фактичний рівень заповнення.
V = L × W × H
У формулі L - довжина, W - ширина, H - висота, усі в метрах. Наприклад, резервуар розміром 200 × 100 × 120 см має місткість 2,4 м3, або 2400 л.
Капсула. Такий резервуар складається з циліндричної частини та двох напівсферичних торців. Дві півсфери разом утворюють повну сферу. Тому загальний об'єм дорівнює сумі об'єму циліндра та об'єму сфери з таким самим радіусом.
V = π × R2 × L + 4 × π × R3 / 3
L означає довжину лише циліндричної частини в метрах, без сферичних торців. У вертикальній капсулі заповнення розраховується послідовно: спочатку нижня сферична частина, потім циліндрична й нарешті верхня сферична. У горизонтальній капсулі додаються об'єм кругового сегмента циліндра та відповідний об'єм сферичних торців.
Еліптичний резервуар. Поперечний переріз вважається еліпсом. Його півосі дорівнюють половині внутрішньої ширини та половині внутрішньої висоти. Загальний об'єм визначається множенням площі еліпса на довжину резервуара.
V = π × a × b × L
a - половина ширини, b - половина висоти, L - довжина, усі в метрах. За часткового заповнення використовується лише площа частини еліпса нижче поверхні рідини. Це враховує нелінійне зростання об'єму зі збільшенням рівня.
Зрізаний конус. Загальна місткість визначається за верхнім і нижнім радіусами та висотою. Площа горизонтального перерізу змінюється з висотою, оскільки діаметр рівномірно збільшується або зменшується.
V = π × H × (R12 + R1 × R2 + R22) / 3
R1 - нижній радіус, R2 - верхній радіус, H - висота, усі в метрах. За часткового заповнення спочатку обчислюють радіус на рівні рідини. Потім за тією самою формулою визначають об'єм заповненої нижньої частини.
Резервуар із конічним дном. Загальна місткість дорівнює сумі об'єму нижнього зрізаного конуса та циліндра над ним. Поки рідина перебуває в межах конічного дна, розраховують лише заповнену частину конуса. Коли рідина досягає циліндричної частини, до об'єму повного конуса додають об'єм рідини в циліндрі.
Резервуар із конічною верхньою частиною. Спочатку розраховують об'єм нижнього циліндра, а потім верхнього зрізаного конуса. Поки рідина перебуває в циліндрі, її об'єм пропорційний висоті заповнення. За вищого рівня додають об'єм заповненої частини конуса з урахуванням зміни діаметра.
Об'єм рідини. Для кожної форми визначається геометричний об'єм нижче заданого рівня. За висоти заповнення 0 об'єм рідини дорівнює 0. Коли рівень досягає повної висоти резервуара, об'єм рідини дорівнює загальній місткості.
Вільний об'єм. Це різниця між загальною місткістю та поточним об'ємом рідини. Наприклад, якщо резервуар вміщує 2000 л, а в ньому є 750 л рідини, залишається 1250 л вільного об'єму.
Відсоток заповнення. Об'єм рідини ділять на загальну місткість і множать на 100. У наведеному прикладі резервуар заповнений на 37,5 %. Відсоток обчислюється за об'ємом, а не за відношенням висоти рідини до повної висоти резервуара.
Для промислових сталевих резервуарів актуальними є європейські стандарти EN 12285-1 (горизонтальні сталеві резервуари заводського виготовлення для підземного зберігання рідин, здатних забруднювати воду), EN 12285-2 (відповідні резервуари для наземного зберігання) та EN 14015 (проєктування й виготовлення на місці вертикальних циліндричних зварних сталевих резервуарів із плоским днищем).
Ці стандарти встановлюють вимоги до відповідних конструкцій резервуарів та їх виготовлення. Геометрична місткість обчислюється за розмірами резервуара без автоматичного застосування конструктивних розрахункових коефіцієнтів зі стандартів.
Це залежить від форми резервуара. У прямокутному резервуарі або циліндрі зі сталим горизонтальним перерізом об'єм пропорційний висоті рідини. У зрізаному конусі або резервуарі з конічним дном площа горизонтального перерізу змінюється з висотою, тому половина висоти може відповідати значно меншій або більшій частині об'єму. Натомість у горизонтальному циліндрі з круглим перерізом рівень, що дорівнює половині діаметра, точно відповідає половині місткості.
Для обчислення використовуються внутрішній діаметр, довжина резервуара та вертикальна висота рідини від дна. Калькулятор визначає площу заповненого кругового сегмента й множить її на довжину циліндра. Так враховується кривизна стінок і визначається об'єм рідини за будь-якого допустимого рівня заповнення.
У капсулі до об'єму циліндричної частини додається об'єм двох напівсферичних торців. Якщо діаметр і довжина циліндричної частини однакові, загальна місткість капсули буде більшою. Її загальна довжина також більша на один діаметр, оскільки торці враховуються окремо.
За однакових розмірів резервуари з конічним дном і конічною верхньою частиною можуть мати однакову загальну місткість, але різний об'єм рідини за тієї самої висоти заповнення. Причина полягає в різній площі горизонтальних перерізів на відповідних рівнях. Калькулятор враховує розташування конуса та зміну діаметра з висотою.
Геометричний розрахунок передбачає ідеалізовану внутрішню форму резервуара. Реальний резервуар може мати заокруглені переходи, виступні елементи, додаткові деталі або внутрішні розміри, що відрізняються від номінальних. Тому обчислена геометрична місткість може відрізнятися від заявленої. Для точного визначення об'єму наявного резервуара використовуйте його фактичні внутрішні розміри.