1. Lưu lượng dòng chảy là gì?
Lưu lượng dòng chảy [còn được gọi là lưu lượng thể tích, tốc độ dòng thể tích, tốc độ của dòng chất lỏng, hoặc tốc độ khối] là thể tích chất lỏng trôi qua trong một đơn vị thời gian; thường nó được biểu thị bằng ký hiệu Q [đôi khi V̇].Đơn vị SI là mét khối trên giây [m3 / s]. Một đơn vị khác được sử dụng là centimet khối trên phút tiêu chuẩn [SCCM].là lượng nước chảy qua tiết diện của một ống dẫn trong một đơn vị tính thời gian nhất định. Đơn vị thường được dùng trong chỉ số này là m3/s hoặc l/s.
Đối với lĩnh vực lắp đặt thiết bị cho bể bơi, lưu lượng nước là chỉ số quan trọng để đo được lượng nước qua đường ống dẫn, bình lọc, máy bơm, máy thổi khí…trong một đơn vị thời gian.
2. Tìm hiểu về công thức tính lưu lượng nước chảy qua ống tròn
Để hiểu cách tính lưu lượng dòng chảy qua ống tròn. Chúng ta cần nắm rõ các thuật ngữ: “tiết diện ngang”, “công thức tính vận tốc dòng chảy trong ống tròn”.
Công thức tính lưu lượng dòng chảy
Đây là đại lượng của chất lỏng chảy qua tiết diện ngang của ống dẫn trong thời gian quy định nào đó. Hai loại lưu lượng nước thường xuyên được nhắc tới hiện nay đó là lưu lượng nước của dòng sông hoặc lưu lượng nước chảy qua ống tròn.
Để hiểu cách tính lưu lượng nước chảy qua ống tròn. Chúng ta cần nắm rõ các thuật ngữ: “tiết diện ngang”, “công thức tính vận tốc dòng chảy trong ống tròn”.
Công thức tính lưu lượng dòng chảy Q = V x A
Trong đó:
– V là vận tốc
– A là tiết diện diện tích vecto/bề mặt
Vậy tiết diện ngang là gì?
Tiết diện là phần mặt phẳng cắt của hình khối tròn,,.. Tiết diện ngang ống tròn là mặt phẳng cắt ngang vuông góc với tâm của ống.
Công thức tính tiết diện [chính là công thức tính diện tích của hình tròn với bán kính r]:
A[tiết diện] = S[mặt phẳng tròn] = π x R²
Trong đó: R là bán kính của ống, π = 3,14
Công thức tính vận tốc dòng chảy trong ống tròn
Vận tốc dòng chảy là quãng đường song song với chiều dài ống của 1 điểm mà nó dịch chuyển được theo chiều xuôi dòng chảy tính ở 1 đơn vị thời gian.
Công thức tính vận tốc dòng chảy: v = Căn bậc 2 của 2gh = √[2gh]
Trong đó:
– g là đại lượng gia tốc có giá trị bằng 9.81
– h là chiều cao cột nước [đơn vị m]
Công thức tính lưu lượng dựa theo thủy lực
Công thức tính: QTT = QVC + α x QDD [l/s]
Trong đó:
– QVC: Là đại lượng sẽ bằng 0 khi đoạn ống chỉ có lưu lượng phân phối dọc mà không có lưu lượng vận chuyển tới các điểm phía sau.
– QTT: Là lưu lượng nước chạy qua ống
– α = 0.5 là hệ số phân bố lưu lượng
– QDD: Là đơn vị dọc đường ống [đơn vị đo l/s]
Với những thông tin mà Bilico cung cấp, cách tính lưu lượng dòng chảy của máy bơm hồ bơi hay hệ thống cấp thoát nước qua ống, nên áp dụng công thức tính lưu lượng phía trên. Độ chính xác cao đồng thời không mất chi phí mua sắm thiết bị đo lường.
Lưu lượng dòng chảy là gì?
Thuật ngữ lưu lượng dòng chảy hay còn gọi với tên khác là lưu lượng chất lỏng nghĩa là thể tích của chất lỏng V chảy qua một bề mặt trong một đơn vị thời gian t. Lưu lượng dòng chảy Q được định nghĩa bởi giới hạn:
Lưu lượng dòng chảy cũng có thể được định nghĩa bằng:
Q = v.A
Trong đó:
- v = vận tốc dòng chảy
- A = Tiết diện diện tích vectơ/bề mặt
Phương trình trên chỉ đúng với tiết diện dẹt, phẳng. Nói chung, khi bao gồm các bề mặt cong, phương trình trở thành tích phân mặt. Với công thức này ta có thể dễ dàng tính toán được lưu lượng dòng nước và chọn được đường ống có tiết diện phù hợp. Thường được ứng dụng trong thực tiễn cho nhiều công trình xây dựng, cầu cống, thoát nước…
Ngoài ra, trong ngành thi công lắp đặt thiết bị bể bơi, lưu lượng dòng chảy rất quan trọng. Đây là chỉ số dùng để đo lượng chất lỏng qua hệ thống xử lý nước bể bơi bao gồm đường ống, bình lọc, máy bơm hồ bơi, máy bơm nhiệt làm nóng nước… Công thức này giúp chúng ta có thể tính được tốc độ dòng chảy, qua đó có thể thiết lập thông số trên các thiết bị một cách phù hợp, tránh lãng phí.
Công thức tính lưu lượng nước chảy qua ống tròn
1. Cách tính cơ bản
Muốn tính chính xác được lưu lượng [Q], trước tiên chúng ta cần biết cách xác định tiết diện ngang ống [A] và vận tốc nước chảy trong ống [v].
➣ Cách tính tiết diện ngang ống A:
A [diện tích mặt phẳng tròn] = r² x π [m2]
Trong đó:
- A là tiết diện ống cần đo
- π là số pi ứng với giá trị xấp xỉ 3,14
- r là bán kính của ống.
➣ Cách tính vận tốc nước chảy trong ống
Vận tốc nước chảy trong ống là quãng đường thẳng [song song với chiều dài ống] mà 1 điểm nó dịch chuyển được theo chiều xuôi của dòng chảy trên một đơn vị thời gian. Được tính bởi công thức sau:
V = √[2 x g x h] [Căn bậc hai của 2 x g x h]
Trong đó:
- √ là căn bậc 2
- g là gia tốc trọng trường có giá trị xấp xỉ 9,8m/s2
- h là chiều cao của cột nước [m]
Từ đó, ta có thể tính chính xác lưu lượng dòng chảy qua ống trong một đơn vị thời gian bằng công thức sau [có thể áp dụng cho nhiều dạng chất lỏng như nước, dầu, dung môi…]
Q = V x A
Trong đó:
- Q là lưu lượng dòng chảy [m3/s]
- V là vận tốc dòng chảy [m/s]
- A là tiết diện mà nước đi qua [m2]
Lưu lượng nước chảy qua ống tròn
2. Cách tính lưu lượng nước chảy qua ống tròn dựa theo thủy lực
Bên trên chỉ là công thức tính sơ bộ, để có thể có kết quả chính xác hơn bạn cần dùng đến phương pháp tính dựa theo thủy lực. Công thức như sau:
QTT = QVC + α x QDD [l/s]
Trong đó:
- QTT là lưu lượng nước chảy bên trong ống
- α là hằng số phân bố lưu lượng dọc đường ống, phần lớn α = 0.5 [Q ở đầu ống max, cuối ống là giá trị đó = 0]
- QDD là lưu lượng dọc được của từng phân đoạn ống cần tính toán [l/s]
Lưu ý: QVC = 0 khi đoạn ống cần tính chỉ phân bố theo lưu lượng dọc đường mà không phát sinh lưu lượng vận chuyển đi qua các ống ở điểm sau, trong khi công thức chỉ áp dụng cần tính lại di chuyển ra nút cuối.
Trong trường hợp nếu lấy nước các điểm từ 20-25m trên từng đoạn ống để được kết quả chính xác nhất, thông thường người ta sẽ đưa lưu lượng dọc đường về 2 đầu nút [Điểm đầu và điểm cuối]. Công thức này gọi là lưu lượng nút, ký hiệu QN:
QN = 0,5 x ∑QDD + QTTR [l/s]
Vì thế, lưu lượng tính toán của mỗi phân đoạn ống là tổng của các đoạn thành phần: lưu lượng của các đoạn ống liền kề sau nó và lưu lượng nút của cuối phân đoạn ống tính toán. Công thức:
QTT [A] = QVC + QN [B] [l/s]
Lưu ý khi tính toán lưu lượng dòng chảy trong ống tròn
Đối với tiết diện ống tròn thì các đường dẫn nước hoặc chất lỏng khác ngoài các thông số kỹ thuật ta nên quan tâm thêm độ dày thành ống, áp suất chảy tối đa, đường kính bao nhiêu. Để đảm bảo độ chính xác thì đường kính nên tính cho mặt ngoài ống trong đó có cả độ dày đường ống hoặc nếu bạn là người cẩn thận chi tiết thì nên tính toán thêm khả năng dẫn nước sau khi trừ độ dày thành ống.
Ví dụ: ống dẫn nước có thông số Ø 80 class 2 thì có thể hiểu rằng ống có đường kính là 80, dày 2mm. Từ đó, đường kính trong lòng ống là 76mm, bán kính = đường kính sẽ là 38mm. Tiết diện = 38x38xπ = 4536.45 mm2.
Tùy từng mục đích khác nhau mà áp dụng tính toán để sử dụng lưu lượng nước phù hợp. Ví dụ như vận tốc sử dụng cứu hỏa là 2,4 [m/s], sử dụng tưới tiêu là 1,2 [m/s] là phù hợp.
Trên đây là toàn bộ những thông tin về cách tính lưu lượng nước chảy qua ống tròn mà các chuyên gia của Union chia sẻ. Ngoài ra, nếu còn thắc mắc khi lắp đặt đường ống thoát nước cho hệ thống lọc hồ bơi xin vui lòng liên hệ: 0888.176.539 để được tư vấn miễn phí.