Đường ống dẫn nước, dầu, chất lỏng xuất hiện trong nhiều lĩnh vực: sản xuất và cung cấp nước sạch, sản xuất công nghiệp, xử lý nước thải, dẫn dầu khí… Yêu cầu cần đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định, đáp ứng các yêu cầu về điều kiện môi trường: áp lực nước, tốc độ dòng chảy, nhiệt độ… Kỹ thuật viên cần tính toán các thông số chính xác.
Áp lực nước là thông số quan trọng các đường ống. Công thức nào để tính áp lực nước trong đường ống hiệu quả? Chia sẻ dưới đây của Batiea sẽ giúp bạn đọc biết cách tính áp lực nước trong đường ống chính xác.
Áp suất và áp lực nước trong đường ống là gì?
Đường ống dẫn nước xuất hiện trong nhiều hệ thống, thiết bị phục vụ sản xuất và các hoạt động sinh hoạt của con người. Muốn hiểu được áp lực nước lên được ống, bạn đọc cần hiểu được thuật ngữ áp suất và áp lực nước trong đường ống là gì?
- Áp suất - pressure là đại lượng vật lý thể hiện 1 lực tác động vuông góc lên 1 đơn vị diện tích. Đơn vị đo áp suất là lực/ diện tích tương đương với N/m2.
- Áp lực nước là lực đẩy của nước qua đường ống. Yếu tố áp lực nước sẽ quyết định dòng chảy trong đường ống. Dựa trên áp lực nước của đường ống, bạn có thể lắp các thiết bị bơm, đồng hồ nước, cảm biến lưu lượng phù hợp.
Đặc điểm áp lực nước sẽ bị ảnh hưởng bởi lực hút và độ cao của cột nước. Sự chênh lệch độ cao nhỏ cũng có thể thay đổi áp lực nước trong đường ống. Áp lực nước thấp sẽ khiến dòng chảy yếu, không đạt yêu cầu. Do vậy, cần tính toán và xác định các yếu tố ảnh hưởng đến áp lực nước để điều chỉnh phù hợp.
Các yếu tố ảnh hưởng khiến áp lực nước đường ống thấp:
- Đường ống thiết kế không hợp lý, khiến áp lực nước không đủ để tạo dòng chảy.
- Thiết bị bơm có công suất thấp, không phù hợp với hệ thống.
- Nguồn nước quá nhỏ trong khi kích thước đường ống quá lớn.
- Hệ thống dẫn nước bị rò rỉ hoặc bị tắc nghẽn dẫn đến không lưu thông.
Trường hợp áp lực nước quá cao cũng khiến thiết bị và đường ống bị hư hỏng, vỡ đường ống do áp lực cao, gây thiệt hại cho người dùng, đơn vị và doanh nghiệp.
Áp lực nước trong đường ống và lưu lượng có gì khác biệt?
Khá nhiều người nhầm lẫn về 2 thuật ngữ lưu lượng và áp lực nước trong đường ống. Tuy nhiên, đây là 2 thuật ngữ hoàn toàn khác biệt, không giống nhau cần được làm rõ.
- Lưu lượng nước là lượng nước chảy ra tiết diện đường ống trong 1 khoảng thời gian xác định.
- Còn áp lực nước là lực mà áp suất nước tác động lên một mặt phẳng, có thể hiểu là độ cứng của nước rơi xuống vòi.
Đặc điểm chung của lưu lượng và áp lực nước là yếu tố ma sát làm giảm tốc độ di chuyển của dòng nước. Đồng thời, ma sát càng thấp và áp lực nước càng lớn thì tốc độ trượt của dòng nước càng tăng.
Đường kính đường ống lớn sẽ làm tăng lưu lượng nước. Tuy nhiên, với các điều kiện khác ổn định, không đổi thì việc tăng đường kính ống sẽ dẫn đến áp lực nước giảm. Để điều chỉnh áp lực nước cần thay đổi chiều cao cột nước trước khi đi qua đường ống.
Công thức xác định áp lực nước trong đường ống
Thông số áp lực nước đường ống cần được tính toán chính xác để chọn thiết bị bơm, đường ống và thiết kế phù hợp, giúp nước lưu thông theo yêu cầu. Tính áp lực nước trong đường ống tròn theo các công thức quan trọng sau:
- Tiết diện ngang của đường ống = Bán kính đường ống* Bán kính đường ống*3.142 (m2).
- Tính vận tốc nước chảy trong đường ống: Vận tốc = √(2gh). Trong đó: g=9.81 và h là chiều cao của cột nước đơn vị là m.
- Tính lưu lượng nước chảy qua đường ống = Tiết diện ngang của đường ống * vận tốc nước chảy trong đường ống.
Để hiểu rõ hơn cách tính áp lực nước trong đường ống, bạn có thể xem qua ví dụ sau:
- Bạn muốn vận chuyển nước từ mặt đất lên thùng chứa trên sân thượng, có chiều cao cách mặt đất 40m. Lúc này, chiều cao cột nước là 40m, quy đổi ra áp suất tương ứng là 4 bar. Áp lực nước trong đường ống phải chịu là Plv>4 bar.
- Yêu cầu máy bơm phải có công suất để tạo áp suất lớn hơn áp suất đường ống là 4 bar. Tính áp suất theo công thức PNo = Plv / K. Trong điều kiện nhiệt độ môi trường là 35 độ C, hệ số K = 0.8 sẽ xác định được áp suất trong đường ống tối thiểu sẽ bằng PNo=4/0.8 = 5 bar.
Thông số áp lực nước trong đường ống cần được tính toán chính xác, đảm bảo lưu lượng, hạn chế rủi ro hư hỏng hệ thống. Công thức tính áp lực nước trên đây sẽ giúp bạn đọc xác định được áp suất lên đường ống trong những trường hợp cụ thể. Hy vọng những chia sẻ trên đây của Batiea sẽ hữu ích cho bạn đọc trong tính toán thông số đường ống, lắp đặt thiết bị hiệu quả.
>> Xem thêm: Phương pháp và ứng dụng đo mức nước bằng cảm biến áp suất