Máy tính tổn thất cột áp trên 100 ft là gì?
Công cụ này ước tính tổn thất cột áp do ma sát trong đường ống bằng phương trình Hazen-Williams, biểu thị theo feet nước trên mỗi 100 feet ống. Đây là đơn vị Mỹ, được dùng phổ biến trong thiết kế hệ thống chữa cháy (theo tiêu chuẩn NFPA 13 của Hoa Kỳ), cấp thoát nước và mạng phân phối nước, nơi nước chảy đầy ống dưới áp lực ở nhiệt độ thường. Lưu ý: tiêu chuẩn và hệ đơn vị tại Việt Nam có thể khác (thường dùng hệ mét, m/m hoặc kPa), nên hãy đối chiếu khi áp dụng cho dự án trong nước.
Cách sử dụng
Nhập lưu lượng theo gallon Mỹ mỗi phút (gpm), đường kính trong của ống theo inch, và hệ số nhám Hazen-Williams \(C\) (khoảng 150 với nhựa/PVC mới, 130 với ống lót xi măng hoặc thép mới, 100 với thép/gang cũ). Kết quả là tổn thất ma sát cho mỗi 100 feet ống thẳng. Nhân với chiều dài thực tế chia cho 100 để có tổng tổn thất.
Giải thích công thức
Dạng Hazen-Williams theo đơn vị Mỹ dùng ở đây là $$h_f = 0{,}2083 \left(\frac{100}{\text{C}}\right)^{1{,}852} \frac{\text{gpm}^{1{,}852}}{d^{4{,}8655}}$$ cho tổn thất cột áp tính bằng feet trên 100 ft. Hệ số \(C\) càng cao (ống càng trơn) thì tổn thất càng thấp; tổn thất tăng vọt khi đường kính nhỏ lại do số mũ \(d^{4{,}8655}\).
Ví dụ minh họa
Với 50 gpm chảy qua ống 2 inch, \(C = 130\): \((100/130)^{1{,}852} = 0{,}6149\); \(50^{1{,}852} = 1387{,}0\); \(2^{4{,}8655} = 29{,}16\). Khi đó $$h_f = 0{,}2083 \times 0{,}6149 \times \frac{1387{,}0}{29{,}16} \approx 6{,}09 \text{ ft}$$ trên mỗi 100 ft (giá trị có thể chênh lệch chút ít do làm tròn).
Câu hỏi thường gặp
Nên dùng giá trị C nào? Hãy chọn theo vật liệu và tuổi thọ của ống; trong thiết kế chữa cháy mang tính an toàn cao, ống thép thường lấy \(C = 120\).
Nhiệt độ có quan trọng không? Hazen-Williams giả định nước ở điều kiện thường, khoảng 60°F (≈ 15,6°C); công thức không phù hợp với chất lỏng nóng hoặc các loại lỏng không phải nước.
Có chỉ áp dụng cho ống chảy đầy không? Đúng vậy — phương trình chỉ áp dụng cho ống có áp, chảy đầy, không dùng cho dòng chảy hở (chảy tự do theo trọng lực) khi ống chỉ đầy một phần.
