Säiliön tilavuuslaskuri

Näin käytät säiliön tilavuuslaskuria

1. Valitse säiliösi muoto: pystysylinteri (pystyssä, tasaisella pohjalla), vaakasylinteri (kyljellään), suorakulmainen (laatikkomainen säiliö tai kontti) tai kapseli (pyöristetyillä päillä varustettu sylinteri, pystysuunnassa).
2. Syötä halkaisija sylinteri- tai kapselimuodoille, tai pituus ja leveys suorakulmaiselle säiliölle. Käytä yksikköä, joka sinulla on käytettävissä — mm, cm, m, tuumaa tai jalkaa — laskuri muuntaa kaiken sisäisesti.
3. Syötä korkeus (pystysylinteri, kapseli, suorakulmainen säiliö) tai pituus (vaakasylinteri) — tämä on pitkä mitta säiliön pääakselin suunnassa.
4. Vain suorakulmaisessa säiliössä syötä korkeus erikseen pituudesta, sillä suorakulmaisella säiliöllä on kolme riippumatonta mittaa halkaisijan ja yhden pituuden sijaan.
5. Syötä halutessasi täyttötaso — nesteen syvyys mitattuna säiliön alimmasta kohdasta (pohja pystysäiliössä, tai kaarevan vaipan alin kohta vaakasylinterissä). Jätä tyhjäksi tai nollaan, jos haluat vain kokonaistilavuuden.
6. Valitse tulosyksikkö — litrat, US-gallonat, UK-gallonat, kuutiometrit tai kuutiojalat — ja lue kokonaistilavuus, täyttötilavuus (jos syötit tason) ja täyttöprosentti.

Säiliön tilavuuden kaavat selitettynä

Pystysylinteri: V = pi x r² x h, jossa r on säde (puolet halkaisijasta) ja h säiliön korkeus. Koska poikkileikkaus on sama koko korkeudelta, osittainen täyttö on yksinkertaisesti pi x r² x (täyttökorkeus), rajoitettuna säiliön täyteen korkeuteen — täyttöprosentti ja täyttökorkeus nousevat yhdessä lineaarisesti.

Vaakasylinteri (kokonaistilavuus): sama kaava, V = pi x r² x pituus — mutta koska säiliö on kyljellään, nousevan nesteen kohtaama muoto on pyöreä poikkileikkaus eikä vakiosuorakulmio, joten osittainen täyttö vaatii ympyräsegmentin pinta-alan kaavan yksinkertaisen suhteen sijaan. Segmentin pinta-ala (nesteen poikkileikkaus tietyllä täyttösyvyydellä f) on A = r² x (theta - sin(theta)) / 2, jossa theta = 2 x arccos((r - f) / r) on kulma (radiaaneina), jonka nesteen pinta muodostaa sylinterin keskipisteestä katsottuna. Kerro tämä segmentin pinta-ala säiliön pituudella saadaksesi täyttötilavuuden: V_täytetty = A x pituus. Siksi vaakasylinterisäiliö, joka näyttää mittatikulla "puolet syvyydestä", ei ole 50% täynnä — se on todella 50% täynnä vain, kun taso on tarkalleen halkaisijan puolivälissä; kaikkialla muualla suhde kaartuu (25% halkaisijasta täytetty säiliö sisältää tyypillisesti alle 20% kokonaistilavuudestaan, ei 25%).

Suorakulmainen säiliö: V = pituus x leveys x korkeus — yksinkertaisin näistä neljästä muodosta, ja osittainen täyttö skaalautuu lineaarisesti syvyyden mukaan, aivan kuten pystysylinterissä, koska jokainen vaakapoikkileikkaus on identtinen suorakulmio.

Pystykapseli (sylinteri puolipallomaisilla kuvuilla): kokonaistilavuus V = pi x r² x ((4/3) x r + L), jossa L on suoran sylinteriosuuden pituus ja r säde. Termi (4/3) x r johtuu siitä, että kaksi puolipallomaista päätykupua yhdessä muodostavat tarkalleen yhden täyden pallon tilavuuden (pallon tilavuus = (4/3) x pi x r³). Osittainen täyttö on näistä neljästä tapauksesta monimutkaisin: se käy läpi kolme erillistä vaihetta tason f noustessa pohjalta — ensin alempi puolipallomainen kupu (0 <= f <= r), pallosegmentin tilavuuden kaavalla V_kupu = (pi x f² / 3) x (3r - f); sitten suora sylinteriosuus (r < f <= r + L), jossa lisätään täysi alemman kuvun tilavuus plus pi x r² x (f - r); ja lopuksi ylempi kupu (f > r + L), jossa lisätään täysi alempi kupu, koko suora osuus ja toinen pallosegmentin laskenta sille, kuinka pitkälle taso on noussut ylempään kupuun.

1. Esimerkki 1 (pystysylinteri): vesisäiliö, jonka halkaisija on 1,2 m ja korkeus 1,8 m. Säde = 0,6 m. Tilavuus = pi x 0,6² x 1,8 = pi x 0,36 x 1,8 = 2,036 m³ = 2036 litraa. Täytetty 1,0 m:iin: täyttötilavuus = pi x 0,36 x 1,0 = 1,131 m³ = 1131 litraa, eli 55,6% täynnä.
2. Esimerkki 2 (vaakasylinteri, hankala tapaus): polttoainesäiliö, jonka halkaisija on 1,0 m (säde 0,5 m) ja pituus 2,0 m, täytetty 0,25 m:iin pohjasta. theta = 2 x arccos((0,5 - 0,25) / 0,5) = 2 x arccos(0,5) = 2 x 1,0472 = 2,0944 radiaania. Segmentin pinta-ala = 0,5² x (2,0944 - sin(2,0944)) / 2 = 0,25 x (2,0944 - 0,866) / 2 = 0,1536 m². Täyttötilavuus = 0,1536 x 2,0 = 0,307 m³ = 307 litraa. Säiliön kokonaistilavuus = pi x 0,25 x 2,0 = 1,571 m³ = 1571 litraa — täyttösyvyys 25% halkaisijasta antaa siis vain noin 19,5% kokonaistilavuudesta, ei 25%, juuri sen epälineaarisuuden, joka hämää ihmisiä vaakasäiliöiden kanssa.
3. Esimerkki 3 (pystykapseli): propaanityyppinen säiliö, jonka halkaisija on 0,8 m (säde 0,4 m) ja suora osuus 1,5 m. Kokonaistilavuus = pi x 0,4² x ((4/3) x 0,4 + 1,5) = pi x 0,16 x (0,533 + 1,5) = pi x 0,16 x 2,033 = 1,022 m³ = 1022 litraa.

Yleiset säiliömuodot ja tyypilliset tilavuudet

• 1000 l IBC-kontti — standardi uudelleenkäytettävä teollisuuskontti, noin 1,2 m x 1,0 m x 1,16 m, laajalti käytössä vedelle, kemikaaleille ja elintarvikenesteille.
• ~1000-2000 l kotitalouden yläsäiliö/kattosäiliö — yleinen sylinterimäinen tai hieman kartiomainen muovisäiliö kodin vesivarastoon lämpimämmissä ilmastoissa.
• 1000-1250 l (~275-330 US-gallonaa) vaakasuora soikea tai kapselisäiliö — Pohjois-Amerikan asuinkiinteistöjen öljylämmityssäiliön klassinen muoto.
• 200 l (55 US-gallonaa) teräksinen tai muovinen tynnyri — maailmanlaajuisesti standardi pystysylinterimäinen tynnyri polttoaineen, öljyn ja kemikaalien varastointiin.
• Sakokaivot ovat yleensä suorakulmaisia tai vaakasylinterimäisiä betoni- tai muovisäiliöitä, tyypillisesti 2700-4500 litraa yhdelle kotitaloudelle, mitoitettuna paikallisten säädösten vähimmäisvaatimusten eikä kiinteän standardin mukaan.
• Viite: API 650 (hitsatut terässäiliöt öljyn varastointiin) ja EN 12285 (tehtaalla valmistetut terässäiliöt) säätelevät teollisuussäiliöiden rakentamista ja tilavuuden sertifiointia; tämä laskuri soveltaa näiden standardien taustalla olevaa kappaleiden geometriaa olettamatta tiettyä säädösympäristöä.

Säiliöt Suomessa

Öljysäiliöt ovat yhä käytössä monissa vanhemmissa kiinteistöissä kaukolämpöverkon ulkopuolella, mutta niiden määräaikaistarkastukset ja käytöstä poistaminen ovat tiukentuneet ympäristölainsäädännön myötä. Sakokaivot ja umpisäiliöt ovat vakiovarustusta kiinteistöillä ilman viemäriverkkoa, ja sadevesisäiliöt yleistyvät puutarhan kasteluun.

Ammattilaisvinkit ja yleiset virheet

Mittaa säiliön halkaisija vaipan ulkopuolelta, älä nimellisen tai mainostetun tilavuuden mukaan — valmistajat pyöristävät usein markkinointilukuja, ja seinämän paksuus (etenkin teräs- tai lasikuitusäiliöissä) voi pienentää todellista sisätilavuutta useilla prosenttiyksiköillä verrattuna ulkomittaan, jonka voit oikeasti mitata mittanauhalla.

Tyypillisenä suomalaisena hintaesimerkkinä: pienemmän sadevesisäiliön (noin 1000-2000 litraa) mitoitus ja asennus maksaa yleensä noin 165-400 euroa, kun taas suurempi sakokaivo tai öljysäiliön vaihto on lähempänä 165-880 euron haarukan yläpäätä.

• Vaakasylinterisäiliössä mittaa täyttösyvyys aina pystysuoraan kaarevan vaipan alimmasta kohdasta, älä maasta tai tukijalustasta — jalustat ja jalat lisäävät korkeutta, joka ei kuulu säiliön sisätilavuuteen.
• Älä oleta, että täyttöprosentti ja täyttösyvyys ovat sama asia vaakasylinterissä — kuten yllä oleva esimerkki osoittaa, 25% halkaisijasta täytetty säiliö sisältää selvästi alle 25% tilavuudestaan; vain pystysylintereillä ja suorakulmaisilla säiliöillä on todella lineaarinen suhde syvyyden ja täyttöprosentin välillä.
• Maahan haudatuille tai muuten vaikeasti tarkastettaville säiliöille (sakokaivot, maanalaiset polttoainesäiliöt) käytä valmistajan tyyppikilven mittoja, jos ne ovat saatavilla, arvioinnin sijaan — haudatun säiliön muotoa on vaikea tarkistaa silmämääräisesti, ja väärä muoto-oletus (esim. vaakasylinterin käsittely suorakulmaisena) tuottaa suurimman mahdollisen virheen.
• 1 kuutiometri = 1000 litraa = 264,17 US-gallonaa = 219,97 UK-gallonaa = 35,31 kuutiojalkaa — pidä nämä muunnokset käden ulottuvilla, sillä säiliöiden tekniset tiedot, toimitusasiakirjat ja viranomaisasiakirjat sekoittavat usein yksiköitä saman maan sisällä.
• Jos säiliössäsi on pyöristetyt kulmat, viisto pohja tyhjennystä varten tai muita erityispiirteitä, joita nämä neljä ideaalimuotoa eivät kata, käsittele sitä arviota varten lähimpänä vastaavana muotona — todelliset säiliöt poikkeavat harvoin pystysylinteristä, vaakasylinteristä, suorakulmaisesta tai kapselista niin paljon, että se muuttaisi tulosta merkittävästi, mutta tarkista aina epäsäännöllisen säiliön laskettu tilavuus tyyppikilven tai toimitusasiakirjan avulla, jos sellainen on olemassa.
• Kun vertaat laskurin tulosta laskuun tai toimitusasiakirjaan, muista että toimitettu määrä mitataan yleensä ympäristön lämpötilassa, kun taas säiliön nimellistilavuus on kiinteä geometrinen arvo — nesteet laajenevat ja supistuvat hieman lämpötilan mukaan, mikä selittää pienet erot (yleensä alle 1%) lasketun tilavuuden ja mitatun toimituksen välillä.