Lưu lượng dòng chảy - Công thức tính chi tiết

Lưu lượng dòng chảy là gì?

Lưu lượng dòng chảy được định nghĩa là lượng chất lỏng chảy qua mặt cắt ngang của một ống dẫn chất lỏng được xác định trong thời cụ thể. Ngoài chất lỏng như nước, đại lượng còn được ứng dụng rộng rãi để đo các chất lỏng như dầu, dung môi,…

Trong lĩnh vực vận hành, kinh doanh bể bơi, lưu lượng của dòng chảy được dùng để xác định chất lỏng chảy qua hệ thống đường ống, các thiết bị bể bơi như bình lọc, máy bơm, máy thổi khí trong khoảng thời gian nhất định.

Ý nghĩa của lưu lượng nước

Lưu lượng nước quyết định khả năng cung cấp và sử dụng nước một cách hiệu quả. Đây là một thông số quan trọng được sử dụng trong nhiều lĩnh vực, bao gồm:

• Hệ thống cấp nước công cộng: Lưu lượng nước đo lường khả năng cung cấp nước cho các khu vực dân cư, khu công nghiệp và các cơ sở khác. Điều này giúp đảm bảo rằng nhu cầu sử dụng nước của mọi người và các hoạt động khác được đáp ứng đầy đủ.
• Hệ thống thoát nước: Lưu lượng dòng chảy cũng quan trọng trong việc xử lý và xả thải nước thải. Đo lường lưu lượng nước giúp xác định khả năng xử lý và xả thải nước thải một cách hiệu quả, ngăn ngừa sự ô nhiễm môi trường và bảo vệ nguồn nước sạch.
• Công nghiệp và sản xuất: Trong các ngành công nghiệp và sản xuất, lưu lượng nước quyết định khả năng sử dụng nước cho các quy trình sản xuất, làm mát máy móc, và các mục đích khác. Đo lường và điều chỉnh lưu lượng nước giúp tiết kiệm nước và năng lượng, tăng hiệu suất sản xuất và giảm chi phí.
• Hồ bơi và spa: Trong lĩnh vực giải trí, lưu lượng nước quyết định khả năng tuần hoàn và lọc nước trong hồ bơi và spa. Điều chỉnh lưu lượng nước đảm bảo nước luôn trong tình trạng sạch và an toàn cho người sử dụng.

>> Xem thêm: Hệ thống lọc bể bơi – BÁO GIÁ hệ thống lọc nước hồ bơi

 

Lưu lượng nước quyết định khả năng cung cấp và sử dụng nước một cách hiệu quả

Công thức tính lưu lượng của dòng chảy 

Cách tính lưu lượng nước qua ống tròn là một yếu tố quan trọng trong thiết kế và xử lý hệ thống dẫn nước. Hiện này người ta đo lưu lượng dòng chảy qua ba công thức đó là công thức cơ bản, công thức dựa theo thủy lực và sử dụng bảng tra lưu lượng. Dưới đây là chi tiết về mỗi phương pháp tính lưu lượng nước chảy qua ống tròn.

1. Công thức lưu lượng dòng chảy qua ống tròn cơ bản 

Việc tính toán còn dựa vào từng trường hợp cụ thể, dưới đây là phương pháp tính lưu lượng nước qua ống tròn cơ bản nhất:

Q=A*v 

Trong đó:

• Q: Lưu lượng dòng chảy
• A: Tiết diện mặt cắt
• v: Tốc độ dòng chảy

Phương pháp tính lưu lượng nước cơ bản 

Theo đó trong công thức này ta thấy xuất hiện thành phần là tiết diện mặt cắt. Đại lượng này được hiểu là mặt cắt của một hình trụ, khối tròn, trong trường hợp là hình tròn, mặt phẳng cắt ngang vuông góc với tâm ống, bán kính r. Ta có công thức:

A (diện tích mặt phẳng tròn) = r² x π (m2)

Trong đó:

• A: Tiết diện ống cần đo
• π: Số phi ứng với giá trị xấp xỉ bằng 3,14
• r: Bán kính của ống.

Bên cạnh đó tốc độ dòng chảy được hiểu quãng đường thẳng ( song song với chiều dài ống tròn) của 1 điểm mà nó dịch chuyển được theo chiều xuôi của dòng chảy trên một thời gian. Đơn vị được tính theo công thức:

v = Căn bậc 2 của 2gh = √(2gh)

Trong đó:

• g: Gia tốc trọng trường có giá trị xấp xỉ 9,8m/s2
• h: Chiều cao của cột nước (m)

Vậy qua công thức này ta có thể dễ dàng tính được lưu lượng của dòng chảy qua ống trong trên một khoảng thời gian nhất định.

Cùng làm một ví dụ: Tính lưu lượng nước chảy qua một ống tròn có kích thước phi 90mm, độ dày: 2,7mm. Trong đó nước chảy tự nhiên, không áp suất. Áp dụng công thức ta có:

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

Tương tự bạn có thể ứng dụng công thức này để tính chất lỏng như nước, dầu, dung môi, dung dịch,…

Bạn có thể xem thêm bài viết: LPM là gì? Bảng‌ ‌chuyển‌ ‌đổi‌ ‌lít/phút‌ ‌đến‌ ‌lít/giờ‌

2. Công thức tính lưu lượng dòng chảy trong ống tròn dựa theo thủy lực

Nếu bạn muốn cho ra kết quả thật chính xác, hãy sử dụng đến phương pháp tính dựa trên thủy lực với công thức như sau:

QTT = QVC + α x QDD (l/s)

Trong đó:

• QTT: Lưu lượng nước chảy bên trong ống tròn
• α: Hằng số phân bố lưu lượng dọc đường ống, đa phần α=0,5 (Q đầu ống có giá trị max, cuối ống là giá trị đó =0)
• QDD: Lưu lượng dọc được của từng phân đoạn ống cần tính toán (l/s)

Lưu ý trong quá trình tính toán: 

• QVC = 0 khi đoạn ống cần tính chỉ có lưu lượng phân bố dọc đường mà không phát sinh lưu lượng vận chuyển thông qua các ống đó đến điểm sau và lương lượng đó lại đi ra tại các nút cuối.
• Khi đó lưu lượng cần xác định sẽ là lưu lượng chảy từ đầu đến cuối đoạn ống => Lưu lượng luôn thay đổi từ QDD -> 0
• Nếu như các điểm lấy nước xuất phát từ 20-25 trên mỗi đoạn ống, để việc tính toán đơn giản hơn, người ta sẽ chuyển lưu lượng trên dọc đường về 2 điểm nút (còn gọi là điểm đầu và điểm cuối) hay là lưu lượng nút, được ký hiệu là QN, xác định bằng công thức:

QN=0.5 x ∑QDD + QTTR (l/s)

• Tại đó, lưu lượng của đoạn ống cần xác định là tổng của các lưu lượng trên đoạn ống liền kề sau nó và lưu lượng nút nằm ở cuối đoạn ống cần tính toán. Công thức là:

QTT(A) = QVC + QN(B). Đơn vị tính (l/s)

3. Bảng tra lưu lượng dòng chảy thông qua ống tròn

Bảng tra lưu lượng nước chảy qua ống tròn là một công cụ hữu ích trong việc tính lưu lượng nước qua ống tròn. Thay vì phải tính toán công thức hay sử dụng phương pháp thủy lực, bảng tra lưu lượng cung cấp các giá trị lưu lượng đã được tính toán trước đó tương ứng với các thông số của ống tròn.

Bảng tra này cung cấp thông tin về lưu lượng nước chảy dựa trên đường kính hoặc bán kính của ống và vận tốc nước trong ống. Điều này giúp người sử dụng tiết kiệm thời gian và công sức khi cần biết lưu lượng nước chảy qua ống mà không cần tính toán phức tạp.

Ví dụ về bảng tra lưu lượng qua ống tròn: (Đơn vị: m³/s hoặc lít/giây)

Đường kính ống (mm)	Bán kính ống (mm)	Vận tốc nước (m/s)	Lưu lượng (m³/s)	Lưu lượng (lít/giây)
50	25	0.5	0.0982	98.2
100	50	0.8	0.314	314
150	75	1.2	0.706	706
200	100	1.5	1.178	1178
250	125	1.8	1.734	1734

Chú ý khi áp dụng công thức tính lưu lượng nước chảy trong ống

Khi tính toán lưu lượng dòng chảy trong ống tròn, đảm bảo độ chính xác và hiệu quả của kết quả là một yếu tố quan trọng. Dưới đây là những lưu ý quan trọng cần nhớ khi thực hiện tính toán lưu lượng trong ống tròn.

Đảm bảo áp dụng đúng công thức và xác định giá trị chính xác của mỗi thông số

• Chính xác các thông số: Để có kết quả chính xác, hãy đảm bảo bạn biết chính xác các thông số như đường kính hoặc bán kính của ống và vận tốc nước trong ống. Sử dụng đơn vị đo chuẩn và xác định giá trị chính xác cho mỗi thông số.
• Sử dụng công thức đúng: Có nhiều công thức tính lưu lượng trong ống tròn, ví dụ như công thức cơ bản A * v hoặc công thức thủy lực (π/4) * d² * v. Hãy chắc chắn sử dụng công thức phù hợp với yêu cầu và độ chính xác mong muốn.
• Đơn vị đo đúng: Kiểm tra và sử dụng đúng đơn vị đo cho mỗi thông số trong công thức tính toán. Điều này đảm bảo tính nhất quán và đúng đắn của kết quả.
• Xác định đúng kiểu lưu lượng: Cần xác định rõ lưu lượng cần tính toán, có thể là lưu lượng dòng chảy qua ống trên một đơn vị thời gian nhất định hoặc tổng lưu lượng trong một khoảng thời gian.
• Đảm bảo độ chính xác của thông số đo: Trong quá trình đo và ghi nhận thông số của ống, hãy đảm bảo sự chính xác và độ tin cậy của dữ liệu đo. Sử dụng các thiết bị đo đạc chính xác và tuân thủ quy trình đo.
• Đánh giá sai số: Hiểu rằng trong quá trình tính toán và đo lường, có thể xảy ra sai số nhất định. Hãy đánh giá và hiểu rõ mức độ sai số để có cái nhìn chính xác về kết quả tính toán.

Việc tính toán lưu lượng trong ống tròn đòi hỏi sự chính xác và hiệu quả. Bằng cách tuân thủ các lưu ý quan trọng như xác định chính xác thông số, sử dụng công thức đúng, kiểm tra đơn vị đo, xác định kiểu lưu lượng, đảm bảo độ chính xác của thông số đo, và đánh giá sai số, bạn sẽ đạt được kết quả tính toán lưu lượng trong ống tròn chính xác và tin cậy.

Vậy là chúng ta đã đi tìm hiểu toàn bộ cách tính lưu lượng dòng chảy. Mong rằng những thông tin mà chúng tôi chia sẻ sẽ giúp bạn có thể áp dụng trong quá trình lắp đặt thi công các thiết bị bể bơi. Mọi thắc mắc trong quá trình tính toàn hay lựa chọn thiết bị bể bơi quý vị hãy liên hệ với NHATRANGPOOL để được tư vấn, giải đáp.