Công thức tính đường kính ống theo lưu lượng

Một câu hỏi cũng rất quan trọng khi thiết kế và lắp đặt hệ thống đường ống dẫn khí nén đó là nên dùng ống bằng chất liệu gì. Tùy theo các ứng dụng cụ thể hoặc yêu cầu về chất lượng khí nén, có thể sử dụng ống dẫn khí với vật liệu khác nhau.

Dưới đây, chúng ta hãy tìm hiểu sơ qua về một số loại thông dụng và ưu nhược điểm của chúng.

Có thể chia làm hai vật liệu chính: NHỰA vs KIM LOẠI

ỐNG DẪN KHÍ BẰNG NHỰA

Ống dẫn khí bằng nhựa có nhiều ưu điểm vượt trội hơn so với bằng kim loại như:

• Chúng không bị ăn mòn. Do đó bạn sẽ không phải lo lắng về việc rỉ séc và rỉ kim loại đi vào khí nén đầu ra. Giảm nguy cơ tắc nghẽn trên đường ống hoặc van
• Bề mặt bên trong đường ống luôn mịn và không bao giờ xuống cấp. Tạo dòng chảy khí nén thành lớp --> giảm tụt áp trên đường ống.
• Nhẹ, dễ dàng vận chuyển và kết nối.
• Việc cắt ống nhựa khá đơn giản và nhanh chóng.
• Ống nhựa có thể được kết nối nhanh chóng bằng keo. Ít phức tạp hơn ống băng kim loại cần ren hoặc hàn.

Tuy nhiên, bạn không thể sử dụng mọi loại ống nhựa để dẫn khí nén. Các dạng ống nhựa phổ biến nhất hiện nay là ống PVC, CPVC. Thường được dùng để làm ống dẫn nước và không phù hợp để dẫn khí nén áp lực cao. Ngoài ra có thể bị ăn mòn bởi lượng dầu lẫn trong khí nén.

Một số loại ống nhựa có thể dùng làm ống dẫn khí nén như: ABS, PE, HDPE. Có khả năng chịu được áp lực cao, không bị ăn mòn bởi dầu.

ỐNG DẪN KHÍ BẰNG KIM LOẠI

Tuy ống dẫn khí bằng nhựa có nhiều ưu điểm nội trội, nhưng ống kim loại vẫn là lựa chọn số một của đại đa số người dùng. Chúng được nhiều người cho là nhìn cứng cáp và có độ bền cao hơn.

Chúng ta hãy điểm qua vài ưu điểm của ống dẫn khí bằng kim loại:

• Là vật liệu truyền thống nên đại đa số kỹ thuật viên đã biết cách lắp đặt.
• Độ bền cao đã được minh chứng.
• Không bị cong vênh
• Không bị ăn mòn bởi dầu trong khí nén

Một số dạng ống bằng kim loại:

- Ống thép đen

Đây là loại vật liệu được sử dụng làm ống dẫn khí thế hệ đầu tiên. Có sức bền, cứng cao, tuy nhiên dễ bị ăn mòn. Ống cũng rất nặng nên cần được gia cố và treo kỹ. Việc kết nối ống cũng khá khó khăn và các mối hàn dễ bị rò rỉ.

- Ống thép mạ kẽm

Đây là loại ống được sử dụng thông dụng nhất hiện nay ( chiểm trên 90%). Các đặc tính tương tự như ống thép đen, tuy nhiên ít bị ăn mòn. Lớp mạ có thể bị bong ra theo thời gian nếu chọn chất lượng ống không tốt.

- Ống thép không gỉ (INOX)

Ống thép không gỉ có ưu điểm nổi bật là không bị ăn mòn bởi nước hoặc dầu. Tuy nhiên việc lắp đặt khó khăn do ống nặng, khó kết nối cũng như chi phí đầu tư cao. Ống thép không gỉ thường được lắp đặt với hệ thống khí nén không dầu yêu cầu chất lượng khí ra rất sạch. Dùng trong các nhà máy về thực phẩm, y tế, điện tử,..hay hệ thống đường ống dẫn khí y tế

- Ống nhôm

Ống nhôm có thể coi là tương lai của công nghệ lắp đặt đường ống dẫn khí. Với đặc tính không bị ăn mòn như ống thép không gỉ và trọng lượng nhẹ hơn rất nhiều. Việc thi công lắp đặt đường ống dẫn khí bằng nhôm cũng khá đơn giản, kết nổi bằng các khớp nối bằng nhựa và không phải hàn hay ren ống. Tuy nhiên, hiện nay chi phí đầu tư cho ống nhôm vẫn còn khá cao.

Công thức tính toán lưu lượng nước qua đường ống tròn và mối liên quan với áp suất. Đó là những câu hỏi mà chúng tôi thường xuyên gặp phải khi đi nhà máy. Nó làm chúng tôi khá bối rối bởi nhiều khi không biết phải trả lời sao cho chính xác. Thường thì các thiết bị đo đạc đã làm việc này nên đôi khi nó làm cho chúng ta quên mất cách tính.

Đem câu hỏi đó lên Google thì chúng tôi nhận được rất nhiều bài viết liên quan với nội dung y tróc nhau, copy gần như giống hết nhau đến 99% các bài viết. Thậm trí có bài viết copy mà dấu chấm, dấu phẩy cũng giống nhau. Nhưng cách diễn giải khiến bạn đọc khó hiểu hoặc sẽ bị tính sai. Do vậy, chúng tôi xin tổng hợp lại cách tính lưu lượng qua bài viết này. Tư liệu được tham khảo từ các kiến thức chung của Trung học.

1 – Công thức tính lưu lượng nước qua đường ống cơ bản

Đây là công thức chung đã được học tại từ thời Trung Học mà mỗi người đã được biết.

Từ công thức trên, nếu muốn tính đường kính ống khi đã biết lưu lượng và vận tốc thì ta sẽ tính được:

VD: Nước chảy qua đường ống tròn có đường kính 80mm, vận tốc dòng chảy là 1.5m/s. Lưu lượng dòng chảy bằng bao nhiêu?

Ta có:      Q= A x V 

A= (3.14 x D2)/4        => A= 0.005 (m2)

V= 1.5m/s

Vậy lưu lượng tính được là Q= A x V = 0.005 x 1.5 = 0.0075 (m3/s) ~ 7.5 (L/s)

2- Công thức tính lưu lượng dòng chảy theo áp suất và đường kính ống

Đôi khi những việc tính toán lưu lượng dòng chảy môi chất trong đường ống không phải dễ dàng nếu không có đồng hồ đo lưu lượng. Nhưng với việc biết được áp suất trong đường ống thông qua đồng hồ đo áp và biết được đường kính ống thì việc tính toán lưu lượng qua ống cũng dễ dàng hơn.

Theo Định luật Poiseuille:

Lưu ý: Công thức tính lưu lượng trên có đơn vị (cm³/s). 

Xem thêm: 1MPa bằng bao nhiêu bar, Pa, kPa, kgf/cm2, psi?

Tham khảo các loại đồng hồ đo lưu lượng nước qua đường ống

Bài viết được biên tập bởi kỹ sư Đinh Phong -V2P. Vui lòng tôn trọng bản quyền tác giả bằng cách dẫn link về bài viết này khi bạn sao chép từ đây. Cảm ơn.

-Là kỹ sư môi trường, kỹ sư xây dựng hoặc kỹ sư cấp thoát nước chắc chắn phải biết cách tính lưu lượng nước qua ống khi xét đến các điều kiện như có áp, không áp… để áp dụng vào các dự án thiết kế hệ thống xử lý nước thải hoặc thiết kế mạng lưới cấp thoát nước.

-Là dân kỹ thuật, chắc chắn một lần phải thắc mắc lưu lượng nước ống 42 là bao nhiêu, nếu cho nước chảy qua ống 21, ống 60, ống 90 thì bao nhiêu lâu mới đầy bể

-Bài viết sẽ cung cấp công thức tính lưu lượng nước chảy trong ống để góp phần tránh các sai lầm thiết kế dẫn đến các sự cố tràn bể, tràn tầng hầm…

-Bản tra lưu lượng được dựa trên công thức bên dưới nhằm đơn giản hóa trong việc tra cứu được lưu lượng trong đường ống ở mức độ tương đối chính xác.

Xin lưu ý  : Bản tra lưu lượng đúng với đường ống thẳng chưa bao gồm tổn thất đường ống khi qua Co Tê…

Công thức Q=V*A

Công thức này áp dụng cho các loại chất lỏng như nước hoặc dầu.

Áp dụng tính lưu lượng dẫn nước qua ống tròn trong thực tế

– Với A là tiết diện ống có giá trị A = pi()*R*R.

– V là vận tốc nước đi trong ống

Tính Tiết diện ống tròn A.           A = pi()*R*R. 

Trong đó ta có:

– R là bán kính của ống tròn

– Π là số Pi() – có giá trị 3.14

Các đường ống dẫn nước và chất lỏng thường là ống tròn, nếu là đường ống uPVC thì được quy định bằng loại ống Class. Ví dụ ống Class 0, Class 1, Class 2… từ đó quy ra độ dày thành ống, áp suất tối đa và đường kính (theo mm).

Đường kính được tính theo mặt ngoài của ống, có nghĩa là bao gồm độ dày đường ống. Nếu cẩn thận, chúng ta nên tính toán khả năng dẫn nước sau khi đã trừ đi độ dày thành bể. Ví dụ ống dẫn nước phi Ø 60 class 2 sẽ có đường kính trong lòng ống là 56mm (sau khi đã trừ 2mm 2 bên thành ống). Bán kính của ống là R = 56/2=28mm. Do vậy tiết diện ống tính được là  A= 3.14*28*28 =2462mm2

Đối với các ống khác như ống thép hoặc thép mạ kẽm đường kính ống được quy định là đường kinh danh nghĩa. Ví dụ quy đổi ống nhựa Ø 60 tương đương với ống DN50

Vận tốc dẫn nước   V = √(2gh) (Căn bậc hai của 2gh)

Trong đó:

– g: giá trị 9.81

– h: chiều cao của cột nước (m)

Cách tìm chiều cao h

-Khi nước đầy ống thì chiều cao h đúng bằng tiết diện ngang của ống.

-Trong trường hợp mặt nước cao hơn đường ống thì h được tính bằng chiều cao từ mặt thoáng đến đáy ống.

-Cách quy đổi tương đương giữa áp lực đường ống và  chiều cao cột nước

h = 1 bar = 10.19 mét nước (ống thẳng đứng) = 100 m nước (ống nằm ngang)

Về lý thuyết và cả trên thực tế, cỡ ống nước, chiều dài đường ống, lưu lượng nước và tổn thất áp suất có quan hệ tỷ lệ với nhau.

Cỡ ống càng lớn => tổn thất áp trên 1 đơn vị chiều dài càng nhỏ.

Chiều dài càng lớn => tổng tổn thất càng lớn

Lưu lượng càng lớn => tổn thất áp càng lớn