Hướng dẫn chi tiết công thức tính lưu lượng nước đơn giản

Để có thể tính chính xác lượng nước chảy qua các hệ thống ống bơm và máy bơm có thể nói việc tính toán chính xác lưu lượng là vô cùng quan trọng. Do đó, việc áp dụng công thực tính lưu lượng nước là một trong những yếu tố giúp tính lưu lượng nước dễ dàng và chính xác hơn. Hãy cùng theo dõi những thông tin có trong bài viết sau đây để có thể đưa ra phương pháp tính lưu lượng nước đơn giản nhất. 

Lưu lượng nước là gì?

Lưu lượng nước là thông tin về khối lượng hoặc thể tích của nước di chuyển qua ống bơm, đường ống, kênh của một hệ thống dẫn nước trong thời gian nhất định. Đây là yếu tố vô cùng quan trọng trong thiết kế và quản lý hệ thống cấp nước, xử lý nước thải và thoát nước. Hiện nay việc tính toán chính xác lưu lượng nước rất được ngành môi trường nước quan tâm và chú trọng. 

Có thể nói, đối với các kỹ sư môi trường, kỹ sư xây dựng hệ thống cấp thoát nước và kỹ sư xây dựng, việc nắm chắc cách tính lưu lượng qua đường ống được xem như điều kiện cần để thiết kế hệ thống nước của một công trình. Đối với dân kỹ thuật việc tính chính xác lưu lượng nước vô cùng quan trọng và cần thiết. 

Do đó, hiện nay nhiều người cần nắm vững công thức tính lưu lượng chảy để hạn chế các thiết kế sai lầm dẫn tới sự cố tràn tầng hầm, tràn bể. Điều này sẽ gây ảnh hưởng rất lớn tới chất lượng công trình. 

Cách tính lưu lượng nước qua ống tròn

Để có thể tính chính xác lưu lượng nước qua ống tròn, người tính toán cần áp dụng các công thức cơ bản kết hợp các yếu tố biết sẵn là đường ống và vận tốc dòng chảy để tính. Công thức cụ thể như sau:

Công thức tính lưu lượng cơ bản

Để tính chính xác lưu lượng nước cơ bản qua ống tròn cần sử dụng công thức Manning – công thức được sử dụng trong ngành nước – môi trường. Công thức này được tính toán dựa trên mặt cắt ngang của ống, độ dốc, hệ số Manning và bán kính ống. Công thức cụ thể được áp dụng như sau:

Q = A*v

Trong đó:

• A: Tiết diện mặt ngang của ống, là mặt phẳng cắt của một hình khối tròn. 
• Q: Lưu lượng dòng chảy
• v: Vận tốc – tốc độ dòng chảy trong ống

Để tính chính xác lưu lượng dòng chảy trong ống tròn cần biết diện tích tiết diện ống và vận tốc dòng chảy.

Đối với diện tích tiết diện ống tròn cần tính theo công thức A = π * r² (r là bán kính của đường ống tròn).

Vận tốc của dòng chảy trong ống được tính theo công thức v = √(2gh) (trong đó g là gia tốc trọng trường, có giá trị khoảng 9.81 m/s². h là chiều cao của cột nước trong đường ống).

Dựa vào công thức trên có thể dễ dàng tính được lưu lượng nước. Điều này sẽ thuận tiện trong việc lắp đặt thiết bị và hệ thống đường ống.

Ví dụ: Tính lưu lượng chảy qua đường ống có kích thước phi 90mm, độ dày 2.7mm, nước chảy tự nhiên:

Áp dụng theo công thức 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

Tính lưu lượng nước dựa theo thuỷ lực

Bên cạnh phương pháp trên, tính toán lưu lượng nước dựa theo thuỷ lực được xem như một phương pháp giúp xác định được lượng dòng chảy nước trong hệ thống nước. Công thức để tính lưu lượng dòng chảy được áp dụng dựa trên cân bằng áp suất và độ cao của nước ống. 

Công thức tính lưu lượng dựa theo thuỷ lực:

QTT = QVC + α x QDD (l/s)

Trong đó:

• α là hệ số phân bố lưu lượng dọc đường ống, thông thường giá của α = 0.5 (Q ở cuối bằng 0, Q đầu ống có giá trị thường là lớn nhất).
• QDD là lưu lượng nước dọc đường của phân đoạn ống đang xem xét (l/s)
• QTT là lưu lượng nước chảy bên trong ống. 

Công thức tính lưu lượng nước của máy bơm

Để có thể tính chính xác lưu lượng nước của máy bơm để giúp việc cung nước được đầy đủ hơn cần dựa vào công thức tính lưu lượng. Cách tính lưu lượng  trong đường ống khác so với việc không sử dụng máy bơm. 

Công thức được áp dụng:

Q = V * n

Trong đó:

• N là diện tích mặt cắt ngang của cái ống tròn (m²)
• V là tốc độ dòng chảy nước (m/s)
• Q là lưu lượng nước (m³/s)

Công thức tính lưu lượng theo áp suất

Một cách thức tính lưu lượng  cũng được nhiều người tin dùng là phương pháp tính lưu lượng trong ống dựa vào áp suất. Công thức này được tính toán dựa trên quan hệ giữa lưu lượng nước và áp suất.

Công thức cụ thể như sau:

Q = A * căn bậc 2(2 * (P – P0) / ρ)

Trong đó 

• ρ khối lượng riêng của nước (kg/m³)
• P áp suất nước trong hệ thống (Pa)
• P0 áp suất quy định (Pa)
• A diện tích mặt cắt ngang của ống (m²)
• Q lưu lượng nước (m³/s)

Bảng tra thông tin lưu lượng dòng chảy qua ống tròn

Để có thể tính toán một cách dễ dàng, dưới đây là bảng tra lưu lượng dòng chảy qua ống tròn, tạo sự thuận lợi trong việc tính toán, cũng như xác nhận được lưu lượng nước thông qua giá trị bán kính và độ dốc:

Dựa bảng tra lưu lượng sẽ giúp việc tính toán được thuận lợi hơn về lưu lượng  thông qua các ống tròn. Tuy nhiên, để có một kết quả chính xác và đúng hơn, việc áp dụng công thức và phương pháp tính toàn vẫn chuẩn xác hơn. 

Có thể thấy các công thức tính toán và phương pháp tính lưu lượng trong ống tròn tương đối phức tạp. Do đó, nếu cần tính toán lưu lượng nước một cách chuẩn xác hãy lựa chọn đơn vị hoặc các phần mềm tính toán chất lượng để tránh tình trạng tính toán sai. 

Một số lưu ý khi tính toán lưu lượng nước trong ống tròn

Để đảm bảo việc tính toán đúng và chính xác, cần lưu ý một số thông tin dưới đây để có kết quả tính chuẩn nhất:

• Các thông số như bán kính, độ dốc, diện tích mặt cắt ngang ống và áp suất cần đo lường một cách chuẩn xác, độ chính xác cao. Bởi chỉ có con số đúng mới cho ra thông tin lưu lượng nước phù hợp. Do đó khi đo nên sử dụng các công cụ đo lường để sở hữu kết quả đúng. 
• Hệ số Manning phản ánh độ mờ của bề mặt ống. Chính vì vậy khi tính toán xác định đúng hệ số manning sẽ ảnh hưởng tới kết quả tính toán lưu lượng dòng chảy trong ống tròn.
• Trong khi tính toán nên lựa chọn công thức và biểu đồ phù hợp với từng trường hợp để mang tới độ chính xác cao. Dựa vào tình huống bạn cần xác định đúng công thức bạn lựa chọn là phù hợp. Ngoài ra có thể sử dụng biểu đồ hoặc bảng tra cứu để tìm được giá trị thích hợp. 
• Trong tính toán lượng dòng chảy cần xác định đúng đơn vị sử dụng đồng nhất với nhau. Các đơn vị cần xác minh sẽ bao gồm: bán kính, độ dốc, áp suất, lưu lượng nước và diện tích. 
• Khi hoàn tất việc tính toán nên kiểm tra lại một lượt quá trình thực hiện để đảm bảo không có sai sót. Ngoài ra tiến hành so sánh kết quả với các giả định ban đầu và đối chiếu với những tài liệu tham khảo để đảm bảo được phương pháp tính toán đúng. 

Trên đây là thông tin, công thức tính lưu lượng nước chảy qua ống tròn mà Vua Bơm muốn cung cấp, chia sẻ với bạn. Hy vọng thông qua bài viết bạn sẽ nắm được cách tính phù hợp và lựa chọn được thiết bị đúng với nhu cầu sử dụng.