Tính lưu lượng qua van từ C, b của catalogue, và ngược lại: độ dẫn âm C cần để đạt lưu lượng yêu cầu.
Giải thích chi tiết
- Bài toán dùng để làm gì
- Hình dung đơn giản
- Kiến thức nền cần có
- Các đại lượng và lấy số liệu ở đâu
- Xây dựng công thức từng bước
- Lời giải mẫu từng bước
- Áp dụng thực tế và lưu ý
Bài toán dùng để làm gì
Van điện từ, bộ lọc, khớp nối nhanh đều là ‘cổ chai’ trên đường khí. Catalogue không ghi lưu lượng trực tiếp mà ghi hai số C và b theo ISO 6358. Bài toán biến C, b thành lưu lượng thực ở áp suất làm việc của bạn, và ngược lại: biết lưu lượng cần thì phải chọn van có C bao nhiêu.
Hình dung đơn giản
Hãy tưởng tượng
Hãy nghĩ tới vòi nước trong vườn: vòi càng to (C lớn) nước chảy càng mạnh. Nhưng khi bóp đầu vòi đến một mức (tỉ số áp suất xuống dưới b), dòng chảy đạt tốc độ âm thanh và không tăng thêm nữa dù bạn hạ áp suất phía sau. Đó là dòng ‘nghẹt’. Khi chênh áp nhỏ, lưu lượng ít hơn mức nghẹt.
Kiến thức nền cần có
Đọc lại các mục sau ở Chương 0 nếu chưa nắm chắc: 0.2 đơn vị (áp suất dư, tuyệt đối) · 0.15 áp suất và lưu lượng
Các đại lượng và lấy số liệu ở đâu
| Ký hiệu | Ý nghĩa | Đơn vị | Lấy số liệu ở đâu |
|---|---|---|---|
| C | Độ dẫn âm của van: càng lớn cho khí qua càng nhiều | dm³/(s·bar) | Catalogue van SMC, Festo, Parker (bảng ‘Flow characteristics’) |
| b | Tỉ số áp suất tới hạn: dưới tỉ số này dòng bị nghẹt | – | Catalogue; nếu không có lấy b ≈ 0,2–0,4 |
| P1, P2 | Áp suất dư trước và sau van | MPa | P1 = áp suất cấp; P2 = áp suất cần ở xi lanh |
| t | Nhiệt độ khí | °C | Thường 20 °C |
| Qr | Lưu lượng yêu cầu (điều kiện tiêu chuẩn ANR) | L/ph | Lấy kết quả Q từ TB01 |
Xây dựng công thức từng bước
Công thức tổng quát không “từ trên trời rơi xuống”: nó được ghép từ những công thức con đơn giản. Đi lần lượt từng bước:
Bước 1. Tỉ số áp suất
Đổi sang áp suất tuyệt đối (cộng ≈ 0,1 MPa) rồi lấy áp sau chia áp trước:
r = (P2 + 0,1) / (P1 + 0,1)
Bước 2. Xác định chế độ dòng
So r với b: nếu r ≤ b là dòng nghẹt (lưu lượng lớn nhất); ngược lại là dòng dưới âm.
Nghẹt khi r ≤ b
Bước 3. Lưu lượng qua van
Công thức ISO 6358: lưu lượng tỉ lệ với C và áp suất tuyệt đối đầu vào, nhân thêm hệ số giảm khi không nghẹt và hiệu chỉnh nhiệt độ:
Q = 600·C·(P1 + 0,1)·√{1 − [(r − b)/(1 − b)]²}·√(293/(273 + t))
Bước 4. C cần cho lưu lượng yêu cầu
Đảo công thức trên để tìm C tối thiểu, rồi so với catalogue:
Creq = Qr / (600·(P1 + 0,1)·√{…}·√(293/(273 + t)))
Bước 5. Tiết diện hiệu dụng
Một số catalogue cũ ghi S (mm²) thay vì C. Quy đổi gần đúng:
S ≈ 5·C
Lời giải mẫu từng bước (số liệu mẫu của công cụ tính ở đầu trang)
Bước A – Số liệu đầu vào (ô vàng của công cụ tính). Đây là bộ số ví dụ có sẵn; khi làm thật bạn thay bằng số của mình:
| TT | Đại lượng | Ký hiệu | Giá trị | Đơn vị | Ghi chú / nguồn |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Độ dẫn âm C (catalogue) | C | 2 | dm³/(s·bar) | |
| 2 | Tỉ số áp suất tới hạn b | b | 0,3 | ||
| 3 | Áp suất vào | P1 | 0,6 | MPa | Áp suất dư |
| 4 | Áp suất ra | P2 | 0,5 | MPa | |
| 5 | Nhiệt độ khí | t | 20 | °C | |
| 6 | Lưu lượng yêu cầu | Qr | 500 | L/ph (ANR) |
Bước B – Tính lần lượt (web tự tính, bạn có thể bấm tay để kiểm tra lại). Dòng xanh lá là kết quả chính:
| TT | Đại lượng | Ký hiệu | Kết quả | Đơn vị | Công thức / cách tính |
|---|---|---|---|---|---|
| 7 | Tỉ số áp suất | r | 0,857 | (P2 + 0,1)/(P1 + 0,1) | |
| 8 | Chế độ dòng | DƯỚI ÂM | Nghẹt khi tỉ số ≤ b | ||
| 9 | LƯU LƯỢNG QUA VAN | Q | 508,5 | L/ph (ANR) | Q = 600·C·(P1+0,1)·√{1 − [(r − b)/(1 − b)]²}·√(293/(273+t)); nghẹt: bỏ căn thứ nhất |
| 10 | Q ≥ lưu lượng yêu cầu | Kiểm tra | ĐẠT | ||
| 11 | C cần để đạt lưu lượng yêu cầu | Creq | 1,97 | dm³/(s·bar) | |
| 12 | Tiết diện hiệu dụng | S | 10 | mm² | S = 5·C |
Bước C – Kết luận ví dụ
Kết quả chính: LƯU LƯỢNG QUA VAN = 508,5 L/ph (ANR); C cần để đạt lưu lượng yêu cầu = 1,97 dm³/(s·bar).
Kiểm tra: Q ≥ lưu lượng yêu cầu: ĐẠT.
Nếu đổi số liệu ở ô vàng, mọi kết quả tự tính lại. Ô nào báo KHÔNG ĐẠT thì xem mục Áp dụng thực tế bên dưới để biết cần sửa gì.
Áp dụng thực tế và lưu ý
- Chọn van có C ≥ Creq, cộng dự phòng 20–30 % vì ống, giảm thanh, đầu nối cũng có C riêng và làm giảm lưu lượng chung.
- Nhiều thiết bị nối tiếp: độ dẫn âm tổng nhỏ hơn thiết bị nhỏ nhất. Gần đúng: 1/C³tổng = Σ 1/Cᵢ³ (SMC). Thiết bị nhỏ nhất quyết định.
- Nếu catalogue chỉ ghi Cv hoặc Kv (van công nghiệp), có thể đổi gần đúng C ≈ Cv/5 (dm³/(s·bar)).
- Lỗi hay gặp: nhập áp suất tuyệt đối vào ô áp suất dư (công thức đã tự cộng 0,1 MPa).
← TB01 Xi lanh khí nén + van · TB03 Tiêu thụ khí, máy nén, bình chứa →