Lưu lượng thể tích là gì?
Lưu lượng thể tích (Q) cho biết thể tích chất lỏng đi qua một mặt cắt nhất định trong một đơn vị thời gian. Đây là đại lượng nền tảng trong cơ học chất lưu, cấp thoát nước, hệ thống HVAC (điều hòa thông gió), thủy lực và kỹ thuật công nghệ. Quan hệ đơn giản nhất xuất phát từ nguyên lý liên tục: lưu lượng bằng diện tích mặt cắt ngang của ống hoặc kênh dẫn nhân với vận tốc trung bình của dòng chất lỏng chảy qua.
Công thức tính
Phương trình cơ bản là $$Q = A \cdot v$$ trong đó:
\(Q\) = lưu lượng thể tích (m³/s), \(A\) = diện tích mặt cắt vuông góc với dòng chảy (m²), và \(v\) = vận tốc dòng chảy trung bình (m/s). Vì công cụ này làm việc theo hệ đơn vị SI, kết quả được tính bằng mét khối trên giây; để tiện sử dụng, chúng tôi quy đổi thêm sang lít trên phút (×60.000) và gallon Mỹ trên phút (×15.850,32).
Cách sử dụng công cụ
Nhập diện tích mặt cắt ngang của ống hoặc ống dẫn theo mét vuông và vận tốc dòng chảy trung bình theo mét trên giây. Với ống tròn, tính diện tích theo công thức \(A = \pi \cdot r^2\), trong đó r là bán kính trong của ống. Nhấn "Tính" để nhận lưu lượng theo ba đơn vị thông dụng.
Ví dụ minh họa
Giả sử nước chảy qua một ống có diện tích mặt cắt 0,05 m² với vận tốc trung bình 2 m/s. Khi đó $$Q = 0{,}05 \times 2 = 0{,}1 \text{ m}^3/\text{s}.$$ Quy đổi: \(0{,}1 \times 60.000 = 6.000\) L/phút và \(0{,}1 \times 15.850{,}32 \approx 1.585\) GPM.
Câu hỏi thường gặp
Làm sao để tính diện tích ống tròn? Dùng công thức \(A = \pi \times (\text{đường kính}/2)^2\). Ví dụ với ống đường kính 0,2 m, \(A = \pi \times 0{,}1^2 \approx 0{,}0314 \text{ m}^2\).
Nên dùng vận tốc nào? Hãy dùng vận tốc trung bình trên toàn mặt cắt, không phải vận tốc đỉnh tại tâm ống — vốn cao hơn trong dòng chảy tầng.
Công cụ có tính đến ma sát hoặc rối loạn dòng chảy không? Không. \(Q = A \cdot v\) là quan hệ liên tục lý tưởng. Để tính tổn thất áp suất và ma sát, bạn cần thêm các phương trình khác như Darcy-Weisbach.
