Tính toán kích thước đường ống | Ví dụ minh họa | Piping Mantra

Tính toán kích thước đường ống | Ví dụ minh họa | Piping Mantra

Mục lục

1. Giới thiệu
2. Phương pháp tính toán kích thước đường ống
   • 2.1 Phương trình liên tục
   • 2.2 Chất lỏng dẫn chảy
     • 2.2.1 Dòng chảy tĩnh
     • 2.2.2 Dòng chảy nổi
     • 2.2.3 Dòng chảy chuyển động
   • 2.3 Hệ số ma sát
     • 2.3.1 Dòng chảy tĩnh
     • 2.3.2 Dòng chảy nổi
     • 2.3.3 Dòng chảy chuyển động
3. Cách tính giảm áp
   • 3.1 Công thức Darcy
   • 3.2 Ước tính áp lực
4. Tính toán kích thước đường ống
   • 4.1 Chọn giá trị vận tốc dòng chảy
   • 4.2 Tính toán đường kính đường ống
   • 4.3 Xác định áp lực giảm
5. Ví dụ về tính toán kích thước đường ống
   • 5.1 Dòng nước
   • 5.2 Dòng hơi nước

I. Giới thiệu

Chào các bạn! Hôm nay chúng ta sẽ trao đổi về khái niệm về kích thước đường ống hoặc đường ống nối, phương pháp tính toán, các yếu tố ảnh hưởng và cách tính giảm áp do ma sát trong hệ thống đường ống, đây là yếu tố quan trọng trong việc lựa chọn kích thước đường ống. Vì vậy, hãy bắt đầu nào!

II. Phương pháp tính toán kích thước đường ống

2.1 Phương trình liên tục

Phương trình liên tục giữa kích thước đường ống và lưu lượng khối lượng mà đường ống có thể chứa được được biểu diễn bằng công thức Q = aB, với Q là lưu lượng khối lượng, a là diện tích tiết diện của đường ốngđường kính trong của đường ống. Từ phương trình liên tục, chúng ta có thể kết luận rằng tốc độ càng cao, kích thước đường ống càng nhỏ.

2.2 Chất lỏng dẫn chảy

Trong các hệ thống đường ống, chất lỏng có thể dẫn chảy theo ba loại dòng chảy: dòng chảy tĩnh, dòng chảy nổi và dòng chảy chuyển động.

2.2.1 Dòng chảy tĩnh

Dòng chảy tĩnh xảy ra khi số Reynolds nhỏ hơn 2000, trong trường hợp này, dòng chảy được coi là dòng chảy đều và không có hiện tượng rung động đáng kể.

2.2.2 Dòng chảy nổi

Dòng chảy nổi xảy ra khi số Reynolds lớn hơn 4000, trong trường hợp này, dòng chảy không đều và có hiện tượng rung động nổi.

2.2.3 Dòng chảy chuyển động

Dòng chảy chuyển động xảy ra khi số Reynolds nằm trong khoảng từ 2000 đến 4000, trong trường hợp này, dòng chảy có tính chất chuyển động và không ổn định.

2.3 Hệ số ma sát

Hệ số ma sát cần được xem xét dựa trên loại dòng chảy của chất lỏng. Trong dòng chảy tĩnh, hệ số ma sát được xác định bằng công thức Poiseuille. Trong dòng chảy nổi, hệ số ma sát không có công thức cụ thể mà có thể được xác định thực nghiệm và kết quả được lấy từ biểu đồ Moody, cho thấy mối quan hệ giữa số Reynolds, đường kính trong và độ nhám trên bề mặt trong của ống. Trong dòng chảy chuyển động, không có phương pháp cụ thể để xác định hệ số ma sát tương ứng nhưng trong các trường hợp như vậy, giới hạn thấp và giới hạn cao có thể được quyết định dựa trên dòng chảy tĩnh và dòng chảy nổi tương ứng.

II. Cách tính giảm áp

3.1 Công thức Darcy

Giảm áp trong đường ống được tính toán bằng công thức Darcy, có dạng ΔP = 10^-4 × 4fLV^2 / 2gd, với ΔP là giảm áp, f là hệ số ma sát, L là độ dài ống, V là vận tốc của chất lỏng, g là gia tốc trọng trường và d là đường kính nội của ống.

3.2 Ước tính áp lực

Trong trường hợp dòng chảy khí, áp lực được biểu diễn theo đơn vị kg/cm^2, trong khi dòng chảy chất lỏng, áp lực được biểu diễn dưới dạng độ nâng cao của chất lỏng, tức là h = FLV^2 / 2gd.

IV. Tính toán kích thước đường ống

4.1 Chọn giá trị vận tốc dòng chảy

Khi lựa chọn giá trị vận tốc dòng chảy, chúng ta cần quan tâm đến các hướng dẫn sau:

• Đối với áp lực dòng chảy thấp, chọn giá trị vận tốc thấp để giảm giảm áp lực.
• Đối với áp lực dòng chảy cao, có thể lựa chọn giá trị vận tốc cao.
• Đối với đường ống ngắn, có thể chọn giá trị vận tốc cao mà không ảnh hưởng đến giảm áp.
• Đối với đường ống dẫn chảy cho hơi nước, giới hạn trên cho vận tốc được xác định qua yếu tố tiếng ồn.

4.2 Tính toán đường kính đường ống

Để tính toán kích thước đường ống, chúng ta cần biết lưu lượng khối lượng Q và vận tốc V. Dựa trên phương trình liên tục, chúng ta có thể tính toán đường kính trong của ống.

4.3 Xác định áp lực giảm

Áp lực giảm được xác định bằng công thức Darcy và phương trình liên tục. Sau đó, chúng ta so sánh áp lực giảm thực tế với áp lực giảm tính toán để lựa chọn kích thước đường ống phù hợp.

V. Ví dụ về tính toán kích thước đường ống

5.1 Dòng nước

Giả sử chúng ta có lưu lượng dòng chảy nước Q là 300 m^3/h, mật độ nước Rho là 1000 kg/m^3, vận tốc dòng chảy mu là 1 CP hoặc 0.001 kg/(m·s), độ nhám ống là 0.4 mm, ống loại 40 và độ dài là 100 mét. Chúng ta sẽ tính toán kích thước đường ống cho đường ống xả này.

VI. Kết luận

Như vậy, trong bài viết này, chúng tôi đã giới thiệu về khái niệm kích thước đường ống, phương pháp tính toán, yếu tố ảnh hưởng và cách tính giảm áp do ma sát trong hệ thống đường ống. Chúng tôi cũng cung cấp ví dụ cụ thể để minh họa việc tính toán kích thước đường ống. Hy vọng bài viết này đã giúp bạn hiểu rõ hơn về chủ đề này.

Tài liệu tham khảo

• "Pipe Sizing and Pressure Drop Calculation Methods" - Slideshare
• "Pipe Sizing Considerations" - Engineered Software Inc.