Công cụ này là gì
Khi nước được bơm hoặc dẫn lên cao, mỗi foot độ cao tăng thêm đều "ngốn" một phần áp suất. Công cụ này quy đổi mức chênh cao độ theo phương thẳng đứng thành độ giảm áp suất tĩnh, tính bằng đơn vị pound trên inch vuông (psi). Hằng số 0,433 psi mỗi foot chính là áp suất tạo ra bởi một cột nước ngọt cao một foot ở điều kiện tiêu chuẩn.
Lưu ý: công cụ dùng đơn vị Anh–Mỹ (foot, psi) phổ biến trong kỹ thuật quốc tế. Ở Việt Nam thường dùng mét và bar/kg/cm², nên kết quả psi và cột áp (foot) đã được kèm thêm giá trị bar để bạn dễ đối chiếu.
Cách sử dụng
Nhập mức chênh cao độ theo phương thẳng đứng, tính bằng foot (chênh lệch chiều cao giữa điểm vào và điểm ra, bỏ qua đoạn chạy ngang). Nhập tỷ trọng của chất lỏng: dùng 1,0 cho nước ngọt, cao hơn một chút cho nước mặn hoặc chất lỏng đặc hơn. Công cụ sẽ trả về độ giảm áp tính bằng psi, cột áp tương đương tính bằng foot, và giá trị quy đổi sang bar.
Giải thích công thức
Phương trình cơ bản là
$$\Delta P = 0{,}433 \times \text{SG} \times h$$trong đó 0,433 có được bằng cách lấy khối lượng riêng của nước (62,4 lb/ft³) chia cho 144 in² trên mỗi ft². Mỗi foot cột nước theo chiều thẳng đứng tạo thêm 0,433 psi ở đáy. Nhân với tỷ trọng (SG) sẽ điều chỉnh kết quả cho các chất lỏng nặng hơn hoặc nhẹ hơn nước.
Ví dụ minh họa
Giả sử bạn cần đưa nước lên một sườn đồi cao 150 foot với tỷ trọng 1,0. Độ giảm áp là
$$0{,}433 \times 1{,}0 \times 150 = 64{,}95 \text{ psi}$$Máy bơm đặt ở chân đồi phải thắng được cột áp tĩnh này trước khi tính đến tổn thất do ma sát, nghĩa là cần tối thiểu khoảng 65 psi chỉ để đưa nước lên tới đỉnh với áp suất dư bằng không.
Câu hỏi thường gặp
Vì sao là 0,433 mà không phải 0,434? Con số chính xác phụ thuộc vào nhiệt độ và khối lượng riêng của nước; 0,433 psi/ft (và giá trị nghịch đảo 2,31 ft/psi) là chuẩn kỹ thuật được dùng rộng rãi cho nước ngọt ở nhiệt độ thông thường.
Kết quả này có bao gồm tổn thất ma sát không? Không. Đây chỉ là cột áp tĩnh. Tổng áp suất máy bơm còn phải tính đến ma sát đường ống, các phụ kiện và áp suất dư cần có tại điểm ra.
Còn áp suất tăng khi đi xuống dốc thì sao? Áp dụng cùng độ lớn nhưng theo chiều ngược lại (tăng áp). Cho nước rơi xuống 100 ft sẽ thêm khoảng 43,3 psi tại điểm thấp hơn.
