Tính áp suất trong đường ống

Tính áp suất trong đường ống thực tế không khó nhưng không phải ai cũng biết cách tính chính xác. Trong bài viết này, Vật Tư Gia Hưng sẽ chia sẻ chi tiết cho bạn về công thức cách tính áp suất trong đường ống.

Áp suất trong đường ống là gì?

Áp suất nước trong đường ống hay còn gọi là áp lực nước trong đường ống là lực tác động của nước lên một đơn vị diện tích bề mặt bên trong của đường ống. Nói cách khác, đó là lực ép của nước lên thành ống. Áp lực này được tạo ra bởi một số yếu tố, bao gồm:

• Độ cao của đường ống so với mặt nước: Độ cao của đường ống so với mặt nước càng cao thì áp lực nước ở đáy cột càng lớn. Đây là do trọng lượng của nước phía trên ép xuống. Mỗi mét cột nước tạo ra khoảng 0.1 bar áp lực.
• Bơm: Bơm tăng áp lực nước bằng cách đẩy nước vào đường ống với một lực nhất định. Áp lực do bơm tạo ra phụ thuộc vào công suất của bơm.
• Lưu lượng nước: Khi nước chảy trong đường ống, ma sát giữa nước và thành ống làm giảm áp lực. Lưu lượng nước càng lớn thì sự giảm áp lực này càng đáng kể. Điều này được gọi là tổn thất áp suất do ma sát.
• Đường kính ống: Đường kính ống nhỏ hơn sẽ tạo ra ma sát nhiều hơn, dẫn đến tổn thất áp suất lớn hơn so với đường kính ống lớn hơn khi cùng lưu lượng nước.
• Van và phụ kiện: Các van, co, tê, và các phụ kiện khác trong đường ống cũng gây ra tổn thất áp suất do ma sát và thay đổi hướng dòng chảy.

Áp lực nước trong đường ống thường được đo bằng đơn vị bar, Pascal (Pa), mét cột nước (mWC), hoặc psi (pounds per square inch). Việc hiểu và kiểm soát áp lực nước trong đường ống rất quan trọng để đảm bảo hệ thống cấp nước hoạt động hiệu quả và an toàn, tránh vỡ ống hoặc rò rỉ.

Cách kiểm tra áp suất trong đường ống

Để kiểm tra áp suất trong đường ống và đảm bảo chất lượng hệ thống của đường ống thì bạn có thể thực hiện các bước sau:

Bước 1: Chuẩn bị và kiểm tra hệ thống:

Trước khi bắt đầu, cần kiểm tra toàn bộ hệ thống đường ống, các thiết bị thử áp, đồng hồ đo, van xả khí… để đảm bảo chúng hoạt động tốt và cho kết quả chính xác. Đường ống phải được cố định chắc chắn.

Bước 2: Ngâm nước và xả khí:

Bơm nước sạch vào đường ống và ngâm trong khoảng 24 giờ để gioăng nở đều. Trong quá trình ngâm, cần thường xuyên xả khí tại các vị trí cao nhất của hệ thống và bổ sung nước khi cần thiết để duy trì mức nước đầy trong đường ống.

Bước 3: Thử áp lực ban đầu (3kg/cm2):

Tăng áp lực nước lên 3kg/cm2. Trong quá trình tăng áp, tiếp tục xả khí và theo dõi chặt chẽ đồng hồ áp lực. Duy trì áp lực này trong 30 phút. Nếu áp lực giảm không quá 0.2kg/cm2, chuyển sang bước tiếp theo. Nếu áp lực giảm nhiều hơn, cần kiểm tra lại toàn bộ hệ thống từ bước 1 để tìm ra nguyên nhân rò rỉ.

Bước 4: Thử áp lực trung gian (6kg/cm2):

Tăng áp lực lên 6kg/cm2 và duy trì trong 2 giờ. Cần lưu ý rằng áp lực có thể giảm nhẹ do sự co giãn vì nhiệt độ, vì vậy cần bổ sung nước hoặc điều chỉnh áp lực để duy trì mức 6kg/cm2. Lượng nước bổ sung phải nằm trong giới hạn cho phép, được tính toán theo công thức chuyên dụng.

Bước 5: Thử áp lực tối đa (9kg/cm2):

Tăng áp lực lên 9kg/cm2 và giữ trong 30 phút. Nếu áp lực giảm không quá 0.5kg/cm2 sau 30 phút, hệ thống được coi là đạt yêu cầu và chuyển sang bước 6. Ngược lại, cần lặp lại quy trình từ bước 1.

Bước 6: Kiểm tra độ bền áp lực (6kg/cm2):

Giảm áp lực xuống 6kg/cm2 và duy trì trong 2 giờ. Nếu áp lực giảm không quá 0.2kg/cm2, có thể hạ áp lực hoàn toàn. Nếu áp lực giảm nhiều hơn, cần lặp lại bước 5.

Bước 7: Hoàn tất:

Hạ áp lực nước trong đường ống về 0, xả hết nước và tháo dỡ các thiết bị, dụng cụ thử áp.

Xem thêm: 

• Cảm biến mực nước 3 que Omron

Cách tính áp suất trong đường ống chuẩn 100%

1. Tính diện tích mặt cắt ngang của ống:

Công thức tính diện tích mặt cắt ngang của ống hình tròn là: 

A = π * r²

Trong đó:

• A là diện tích (m²)
• r là bán kính ống (m)
• π ≈ 3.14159

2. Tính vận tốc dòng chảy (nếu cần):

Công thức V = √(2 * g * h) dùng để tính vận tốc dòng chảy lý tưởng khi nước chảy tự do từ độ cao h. Trong hệ thống ống nước kín, vận tốc dòng chảy phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như áp suất bơm, ma sát với thành ống, và đường kính ống. Việc tính toán vận tốc trong trường hợp này phức tạp hơn. Nếu biết lưu lượng (Q), có thể tính vận tốc trung bình bằng công thức: V = Q / A

Trong đó:

• V là vận tốc dòng chảy (m/s)
• Q là lưu lượng (m³/s)
• A là diện tích mặt cắt ngang (m²)

3. Tính áp suất thủy tĩnh

Áp suất thủy tĩnh là áp suất do cột nước gây ra và được tính bằng: P = ρ * g * h

Trong đó:

• P là áp suất (Pa)
• ρ là khối lượng riêng của nước (≈ 1000kg/m³)
• g là gia tốc trọng trường (≈ 9.81 m/s²)
• h là chiều cao cột nước (m)

4. Áp suất tổng:

Áp suất tổng trong đường ống là tổng của áp suất thủy tĩnh, áp suất do bơm tạo ra và áp suất do các yếu tố khác. Việc tính toán áp suất tổng phức tạp hơn và thường sử dụng các phương trình thủy lực phức tạp hơn, ví dụ như phương trình Bernoulli. Phương trình Bernoulli có dạng đơn giản hóa như sau:

• P₁ + ½ρv₁² + ρgh₁ = P₂ + ½ρv₂² + ρgh₂

Trong đó:

• P là áp suất tại điểm 1 và 2
• ρ là khối lượng riêng của chất lỏng
• v là vận tốc chất lỏng tại điểm 1 và 2
• g là gia tốc trọng trường
• h là độ cao tại điểm 1 và 2

Lưu ý quan trọng:

• Đơn vị áp suất thường dùng là Pascal (Pa), bar, hoặc mét cột nước (mWC). 1 bar = 100,000 Pa.
• Đơn vị lưu lượng thường dùng là mét khối trên giây (m³/s) hoặc lít trên giây (L/s).
• Các công thức trên là công thức đơn giản hóa. Trong thực tế, việc tính toán áp lực nước trong đường ống phức tạp hơn nhiều, cần phải xem xét đến các yếu tố như độ nhớt của nước, ma sát với thành ống, tổn thất áp suất do phụ kiện…

Ví dụ 

Nếu bạn muốn lắp đặt hệ thống bơm nước từ dưới sân lên tầng thượng với ước tính chiều cao tòa nhà khoảng 40m. Thì để tiết kiệm chi phí và thời gian, bạn có thể áp dụng tính áp lực nước trong đường ống như sau:

• Chiều cao cột nước là 40m, với chênh lệch độ cao h = 40m. Đơn vị áp suất được sử dụng trong quy ước là bar. Chuyển đổi đơn vị, ta sẽ có Ph = 4 bar.
• Để máy bơm có thể đẩy nước lên cao như vậy, thì phải đảm bảo áp suất đầu ra Pb lớn hơn Ph, tức là Pb > 4 bar.
• Với nhiệt độ trung bình là 35 độ C, cần chọn áp suất ống sao cho thỏa mãn công thức: PNo = Plv / K, trong đó K là hệ số giảm áp và K = 0.8. Tính toán, ta có PNo = 2.5 / 0.8 ≈ 5 bar.

Với các thông số như trên, bạn sẽ có thể lắp đặt hệ thống bơm nước để đáp ứng yêu cầu chiều cao 40m và áp suất cần thiết.

Như vậy, bài viết trên Vật Tư Gia Hưng đã chia sẻ cho bạn những kiến thức về áp suất trong đường ống và cách tính áp suất trong đường ống. Hy vọng đã giúp bạn tìm hiểu được những kiến thức thú vị và cần thiết.