Tính sụt áp đường ống với đường kính chọn, và đường kính tối thiểu để sụt áp không vượt giới hạn. Chiều dài gồm cả chiều dài tương đương của co, tê, van.
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
Đường ống khí nén chính quá nhỏ làm tụt áp đến cuối xưởng: đồ gá ở trạm xa kẹp không chặt, xi lanh chạy chậm. Bài toán tính sụt áp trên đường ống với đường kính đã chọn, và tìm đường kính tối thiểu để sụt áp không vượt 0,1 bar.
Hình dung đơn giản
Hãy tưởng tượng
Khí chạy trong ống giống dòng người đi qua hành lang: hành lang hẹp và dài thì càng chen chúc, người đến cuối mất nhiều sức (mất áp). Mỗi chỗ rẽ (co, tê, van) giống như một đoạn hành lang thêm. Đường kính ống ảnh hưởng rất mạnh: tăng đường kính 15 % là sụt áp giảm gần một nửa (vì mũ 5).
Kiến thức nền cần có
Đọc lại các mục sau ở Chương 0 nếu chưa nắm chắc: 0.2 đơn vị · 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 |
|---|---|---|---|
| q | Lưu lượng khí tự do (FAD) qua ống | L/s | Từ TB03: m³/ph × 1000/60 |
| p | Áp suất làm việc (dư) | bar | Cài đặt máy nén |
| l | Chiều dài ống thẳng đến điểm xa nhất | m | Sơ đồ mặt bằng xưởng |
| le | Chiều dài tương đương của co, tê, van | m | Co 90° ≈ 0,5–1,5 m/cái; van bi mở 0,3–0,6 m (Atlas Copco) |
| d | Đường kính trong ống chọn | mm | Catalogue ống nhôm Transair (Parker), Teseo, ống thép DN |
| Δpa | Sụt áp cho phép | bar | Atlas Copco: ≤ 0,1 bar đến điểm xa nhất |
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. Áp suất tuyệt đối và chiều dài tính toán
Công thức dùng áp suất tuyệt đối; chiều dài gồm ống thẳng và phụ kiện:
pa = p + 1,013 ; L = l + le
Bước 2. Sụt áp
Công thức kinh nghiệm Atlas Copco: sụt áp tăng nhanh theo lưu lượng (mũ 1,85) và giảm cực nhanh khi ống to (mũ 5):
Δp = 450·qC^1,85·L / (d^5·pa)
Bước 3. Đường kính tối thiểu
Đảo công thức với Δp = giá trị cho phép:
dmin = [450·qC^1,85·L / (Δpa·pa)]^(1/5)
Bước 4. Vận tốc khí
Kiểm tra thêm vận tốc khí nén thực trong ống; ống chính nên ≤ 6 m/s để giảm ồn và giảm cuốn nước:
v = q·1,013/pa / (π·d²/4) ≤ 6 m/s
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 | Lưu lượng (FAD) | q | 100 | L/s | Lấy từ K03: m³/ph × 1000/60 |
| 2 | Áp suất làm việc | p | 7 | bar (dư) | |
| 3 | Chiều dài ống thẳng | l | 150 | m | |
| 4 | Chiều dài tương đương phụ kiện | le | 50 | m | Co 90°: ≈ 0,5–1,5 m/cái; van bi mở: 0,3–0,6 m (theo d) |
| 5 | Đường kính trong ống chọn | d | 65 | mm | |
| 6 | Sụt áp cho phép | dpa | 0,1 | bar | Atlas Copco: ≤ 0,1 bar đến điểm xa nhất |
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 | Áp suất tuyệt đối | pa | 8,01 | bar | |
| 8 | Tổng chiều dài tính toán | L | 200 | m | |
| 9 | SỤT ÁP | dp | 0,0485 | bar | Δp = 450·qC^1,85·l/(d^5·p) |
| 10 | Δp ≤ cho phép | Kiểm tra | ĐẠT | ||
| 11 | Đường kính tối thiểu | dmin | 56,25 | mm | d = [450·qC^1,85·l/(Δp·p)]^(1/5) |
| 12 | Vận tốc khí trong ống | v | 3,81 | m/s | v = Q_nén/A |
| 13 | v ≤ 6 m/s (ống chính) | Kiểm tra | ĐẠT |
Bước C – Kết luận ví dụ
Kết quả chính: SỤT ÁP = 0,0485 bar; Đường kính tối thiểu = 56,25 mm.
Kiểm tra: Δp ≤ cho phép: ĐẠT; v ≤ 6 m/s (ống chính): 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 cỡ ống chuẩn có đường kính trong ≥ dmin (ví dụ dmin 56 mm → ống nhôm Ø63 hoặc thép DN65). Nên lấy lớn hơn một cấp nếu xưởng sẽ mở rộng.
- Đường ống dạng vòng kín (ring main) chia đôi lưu lượng mỗi nhánh, sụt áp giảm rất nhiều so với một đường cụt.
- Nếu KHÔNG ĐẠT: tăng đường kính là cách hiệu quả nhất; giảm số co, dùng co bán kính lớn; tách thành vòng.
- Lỗi hay gặp: nhập lưu lượng m³/ph thay vì L/s; quên chiều dài tương đương phụ kiện; nhập đường kính ngoài thay vì đường kính trong.
← TB03 Tiêu thụ khí, máy nén, bình chứa · TB05 Giảm chấn thủy lực →