Nếu như bạn đang gặp khó khăn về lưu lượng nước ống 27, 42 hay 90 là bao nhiêu. Đường ống có áp suất và không có áp suất có khác nhau hay không. Bài viết này sẽ hướng dẫn cách tính lưu lượng nước qua đường ống theo công thức một cách chính xác.
Với nhiều năm trong nghề về tự động hoá, tôi khá bối rối khi khách hàng hỏi lưu lượng đi qua ống nước 42 là bao nhiêu. Với tôi để đo lưu lượng bạn chỉ cần sử dụng đồng hồ đo lưu lượng là giải quyết được vấn đề.
Tuy nhiên, là dân kỹ thuật bạn cần phải biết nhiều hơn và chuyên sâu hơn để giải quyết các vấn đề nhanh gọn mà không quá phụ thuộc vào thiết bị. Bài viết này sẽ giúp ích cho các bạn muốn tính lưu lượng nước trong các đường ống bất kỳ từ 27, 42, 90 và lớn hơn nữa.
Công thức tính lưu lượng nước
Q = V x A
- A : tiết diện đường kính trong của ống. A = 3.14 x R x R
- R : bán kính ống nước
- V : vận tốc đi qua đường ống
Như vậy để tính được lưu lượng đi qua đường ống thì ít nhất bạn phải biết được tốc độ dòng chảy đi qua đường ống đó. Sau đó bạn cần biết đường kính đường ống để áp dụng công thức tính lưu lượng nước một cách chính xác.
Cách tính lưu lượng nước chảy qua ống tròn
Giữa công thức và thực tế thường cách nhau một khoảng khá xa. Chính vì thế mà chúng ta cần có người kỹ thuật có kinh nghiệm để tính toán cho chính xác. Bạn đùng lo tôi sẽ chia sẻ các kiến thức cần thiết đủ để bạn tính toán lưu lượng một cách chính xác trên đường ống.
Có thể bạn quan tâm : đồng hồ đo lưu lượng nước điện tử cho nước – nước thải
Xác định đường kính trong của đường ống
Các đường ống chứa nước phần lớn là ống tròn nên mình chỉ chia sẻ cách tính theo ống tròn thôi nhé. Có hai loại đường ống nước thường gặp : ống nhựa PVc và ống kim loại. Hai loại này đều có quy chuẩn và cách tính khác nhau. Bạn chớ nhầm lẫn nha.
Đối với ống kim loại thì người ta phân biệt hai loại đường kính là :
- Đường kính ngoài : đo đường kính ngoài của ống. Các thợ hay các cửa hàng bán ống thường chỉ sử dụng đường kính ngoài do dể đo bằng thước cặp.
- Đường kính trong hay còn gọi là DN : đo đường kính trong của ống. Thuật ngữ DN viết tắt bởi Diameter Nominal được sử dụng trong các bản vẽ hoặc các kỹ thuật chuyên ngành cơ khí.
- Dù gọi bằng cách nào thì cũng đúng. Tốt nhất bạn nên biết cả hai thuật ngữ này.
Tôi ví dụ : ống nước 90 bằng thép điều đó có nghĩa rằng đường kính ngoài là 90mm và nó có DN80. Để biết được điều này bạn cần có một bảng quy chuẩn giữa đường kính trong và đường kính ngoài để so sánh.
Đối với đường ống nước nhựa PVC thì lại có nhiều tiêu chuẩn hơn như Class 0, Class 1, Class 2. Class chỉ thị độ dày của ống PVC từ đó thì kích thước đường kính trong của ống nước nhựa cug4 thay đổi theo.
Tôi ví dụ : ống nước PVC phi 90 Class 2 thì có độ dày là 2.7mm. Như vậy đường kính trong sẽ là : 90 – (2.7 x 2 ) = 84.6mm.
Tiết diện đường ống PVC class 2 phi 90 sẽ là :
A = 3.14 x R x R = 3.14 x 42.3 x 42.3 = 5618.4 mm = 5.6m
Còn tiết diện đường ống kim loại phi 90m sẽ là :
A = 3.14 x R x R = 3.14 x 40 x 40 = 5024 mm = 5m
Các công thức này chúng ta đã được học từ hồi cấp 2. Tất nhiên rằng hồi xưa không biết để làm gì nên quên mất, Giờ thì chúng ta chỉ cần google để tìm lại công thức, chứ ít ai nhớ nổi phải ko nào.
Xác định vận tốc của dòng chảy
Theo công thức thì
V = √(2*g*h) (Căn bậc hai của 2*g*h)
Trong đó :
- √ : căn bậc 2
- g : gia tốc trọng trường có giá trị gần bằng 9.8m/s2
- h : chiều cao cột nước ( m ). Chiều cao mực nước đúng bằng tiết diện ngang của đường ống. Trường hợp mặt nước cao hơn đường ống thì h được tính bằng chiều cao mặt thoáng đến đáy ống.
Chúng ta lưu ý rằng các đơn vị phải được quy chuẩn về chung một đơn vị. Lưu lượng nước chảy qua ống thường được tính bằng cm/s hoặc m/s. Từ đó thể tích được tính thành m3/h.
Ngoài cách này ra thì chúng ta có các cảm biến đo tốc độ dòng chảy. Từ đó chúng ta dể dàng suy ra được lưu lượng đi qua đường ống.
Cảm biến tốc độ dòng chảy được thiết kế để đo tốc độ của dòng chảy đi qua. Đặc biệt các loại ống có áp suất thì tốc độ dòng chảy lớn. Cảm biến tốc độ dòng chảy vẫn đo chính xác vận tốc cũa dòng chảy chính xác mà không bị ảnh hưởng bởi áp suất.
Cảm biến tốc độ dòng chảy TFS-35N đo được tốc độ từ 1…150cm/s. Đáp ứng hầu hết các trường hợp từ tốc độ thấp cho tới tốc độ cao trong đường ống.
Tính lưu lượng nước ống 90
- Lưu lượng nước đường ống PVC phi 90mm nước chảy tự nhiên không áp suất – với chuẩn Class 2 có độ dày là 2.7mm.
Q = 3.14 x 0.045 x 0.045 x √2 x 9.81 x 0.085 = 0.0082 m3/s = 29.52 m3/h
- Lưu lượng nước đường ống phi 90mm nước chảy từ bồn xuống có độ cao 10m – với chuẩn Clas 2 có độ dày 2.7mm.
Q = 3.14 x 0.045 x 0.045 x √2 x 9.81 x 10 = 0.089 m3/s = 320.63 m3/h
Đồng hồ đo lưu lượng nước điện từ
Chúng ta đã có công thức để dể dàng tính được lưu lượng đi qua đường ống một cách chính xác. Tuy nhiên, trong thực tế các đường ống nước lại có áp suất lớn hơn rất nhiều do sử dụng bơm nước. Để đo lưu lượng chính xác người ta sử dụng đồng hồ đo lưu lượng nước điện từ được lắp trên đường ống. Tất cả lượng nước đi qua đồng hồ được ghi nhận lại một cách tự động. Màn hình đồng hồ vừa hiển thị lưu lượng tức thời vừa hiển thị tổng lưu lượng đi qua đồng hồ. Chúng ta cùng xem thông số kỹ thuật của đồng hồ đo lưu lượng điện tử nhé.
Thông số kỹ thuật
Đồng hồ đo lưu lượng nước điện từ Comac Cal Flow 38 được sản xuất trên công nghệ hiện đại với 4 điện cực nằm xung quanh đồng hồ so với 2 điện cực của các hãng khác. Điều này loại bỏ hoàn toàn việc nước không phủ đầy đường ống. Độ chính xác được đảm bảo hơn rất nhiều so với các hãng đồng hồ đo lưu lượng khác. Chúng ta cùng xem thông số kỹ thuật của đồng hồ đo lưu lượng nước – nước thải điện từ flow 38 của Comac Cal.
Thông số kỹ thuật đồng hồ đo lưu lượng Flow 38 – Comac cal :
- Nguồn cấp 230Vac hoặc 24Vdc
- Đường kính : DN4 … DN600
- Nhiều tuỳ chọn vật liệu điện cực : 316ti, Hasteloy C, titanium, tantalum
- Lớp lót : Hart rubber, PTFE, PVDF, PFA, ETFE …
- Kết nối : mặt bích, ren, clamp, water
- Áp suất làm việc : PN 10 – PN 16, PN 25, PN 40, PN60, PN100, Jis 10k, Jis 16K, Jis 40k, ANSI150, ANSI 300
- Tốc độ dòng chảy 0.2…12m/s
- Sai số : 0.5% option 0.2%
- Màn hình hiển thị 2 dòng : lưu lượng tức thời và lưu lượng tổng
- Tín hiệu ngõ ra đa dạng: xung, 4-20mA, modbus RTU …
- Tiêu chuẩn : IP65, IP67, IP 68
- Kiểu đồng hồ : compact – ngay trên đồng hồ hoặc hiển thị rời
Như vậy đồng hồ đo lưu lượng điện từ Flow 38 có thể đáp ứng được tất cả các yêu cầu về đo lưu lượng chất lỏng từ nước, nước thải, hoá chất và các loại dung môi khác. Để chọn được thông số chính xác cho đồng hồ đo lưu lượng bạn cần cung cấp đầy đủ thông tin về ứng dụng cần đo.
Cách lắp đồng hồ đo lưu lượng nước
Đặc điểm nổi bật của đồng hồ đo lưu lượng điện từ Flow 38 đó chính là có 4 điện cực nằm bên trong đồng hồ để làm tăng độ chính xác khi lưu lượng đi qua.
Trường hợp lắp đồng hồ đo lưu lượng tuỳ ý trên đường ống thẳng đứng thì 2 điện cực đo lưu lượng sẽ nằm ngang ½ ống. Điều kiện để đồng hồ đo lưu lượng điện tử đo chính xác thì nước trong đường ống phải ngập 2 điện cực này. Tức là nước phải phủ chạm ít nhất 3 điện cực của đồng hồ thì mới đo chính xác.
Trường hợp bạn sử dụng bơm nước trên đường ống thì chắc chắn nước sẽ luôn luôn đầy đường ống. Bạn đừng lo lắng khi đo lưu lượng nước mà có bơm nước nhé.
Trường hợp bạn sử dụng đồng hồ đo lưu lượng để đo dòng chảy tự nhiên của nước hoặc nước thải mà không sử dụng bơm nước. Cách tốt nhất là bạn nên lắp đồng hồ chéo so với đường ống. Với cách lắp đặt này nước sẽ luôn ngập ít nhất 1 cảm biến đo lưu lượng và 1 cảm biến nối đất. Điều này có nghĩa rằng dù nước có đầy hay không thì đồng hồ vẫn đo được lưu lượng đi qua đồng hồ mà không phụ thuộc vào mức nước trong đường ống.
Đồng hồ nước điện tử sẽ luôn có một dây nối mass từ mặt bích của đồng hồ với mặt bích của đường ống. Việc nối mass này cực kỳ quan trọng để làm tăng độ chính xác của việc đo lưu lượng.
Như vậy, dựa vào công thức tính lưu lượng nước kết hợp với cảm biến đo tốc độ dòng chảy chúng ta có thể tính được lưu lượng đi qua đường ống khi biết cột áp là bao nhiêu. Trường hợp có áp suất trên đường ống chúng ta phải sử dụng đồng hồ đo lưu lượng điện từ để đo được lưu lượng nước một cách chính xác.
Cần tư vấn thêm về cách tính lưu lượng nước và đồng hồ đo lưu lượng nước, nước thải. Hãy liên hệ ngay với kỹ thuật của chúng tôi để được giải đáp và chọn phương án phù hợp.
Kỹ sư Cơ – Điện Tử
Nguyễn Minh Hoà
Mobi : 093.72.55.66
Mail : hoa.nguyen@huphaco.vn
