Máy Tính Vận Tốc Ống Pitot Là Gì?
Ống Pitot đo vận tốc dòng chảy của chất lưu bằng cách so sánh áp suất tổng (áp suất hãm) tại đầu ống với áp suất tĩnh của dòng chảy không bị nhiễu loạn. Chênh lệch giữa hai giá trị này chính là áp suất động ΔP. Công cụ này chuyển đổi chênh lệch áp suất cùng với mật độ chất lưu thành vận tốc dòng chảy, hiển thị theo m/s, km/h và mph. Ống Pitot được dùng rộng rãi trong đồng hồ đo tốc độ của máy bay, đo lưu lượng trong ống dẫn của hệ thống HVAC, cũng như trong các hầm gió thí nghiệm.
Cách Sử Dụng
Nhập áp suất chênh lệch ΔP theo đơn vị pascal (Pa) — đây là giá trị đọc được từ cảm biến áp suất hoặc áp kế của bạn. Sau đó nhập mật độ ρ của chất lưu đang chuyển động theo kg/m³. Với không khí ở mực nước biển và 15 °C, \(\rho \approx 1{,}225 \ \text{kg/m}^3\); với nước, \(\rho \approx 1000 \ \text{kg/m}^3\). Nhấn nút tính toán để có ngay kết quả vận tốc.
Giải Thích Công Thức
Mối quan hệ này bắt nguồn từ phương trình Bernoulli cho dòng chảy không nén được. Áp suất động bằng \(\tfrac{1}{2}\rho v^2\), nên khi biến đổi để tìm vận tốc, ta có:
$$v = \sqrt{\dfrac{2 \cdot \text{ΔP (Pa)}}{\text{ρ (kg/m³)}}}$$trong đó v là vận tốc (m/s), ΔP là áp suất chênh lệch (Pa) và ρ là mật độ chất lưu (kg/m³). Công thức giả định dòng chảy không nén được, tốc độ thấp (Mach < 0,3 đối với không khí) và bỏ qua tổn thất tại đầu dò.
Ví Dụ Minh Họa
Giả sử một ống Pitot đặt trong không khí (\(\rho = 1{,}225 \ \text{kg/m}^3\)) cho giá trị áp suất chênh lệch là 500 Pa. Khi đó $$v = \sqrt{\dfrac{2 \times 500}{1{,}225}} = \sqrt{816{,}33} \approx 28{,}57 \ \text{m/s},$$ tương đương khoảng 102,9 km/h hay 63,9 mph.
Câu Hỏi Thường Gặp
Nên dùng mật độ nào? Hãy dùng mật độ của chất lưu đang chảy ở nhiệt độ và áp suất thực tế. Mật độ không khí thay đổi theo độ cao và nhiệt độ, vì vậy bạn nên dùng giá trị đã hiệu chỉnh để đo tốc độ gió chính xác.
Công thức có dùng được cho dòng chảy tốc độ cao (nén được) không? Không. Khi vượt quá khoảng Mach 0,3 trong chất khí, tính nén được trở nên quan trọng và bạn cần dùng phương trình Pitot cho dòng nén được.
Làm sao để có ΔP? Đó là chênh lệch giữa cổng áp suất tổng và cổng áp suất tĩnh của hệ thống Pitot tĩnh, thường được đọc bằng một cảm biến áp suất chênh lệch.
