Công thức tính lưu lượng nước chảy qua ống tròn chuẩn xác

 

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.