Công Cụ Này Làm Gì
Công cụ này tính vận tốc nước trung bình bên trong ống tròn dựa trên lưu lượng thể tích tính bằng gallon mỗi phút (GPM) và đường kính trong của ống tính bằng inch. Vận tốc được hiển thị theo đơn vị feet trên giây (ft/s) — đơn vị tiêu chuẩn dùng trong tính toán cỡ ống cấp nước, tưới tiêu và HVAC. Lưu ý: GPM, inch và ft/s là các đơn vị Anh-Mỹ; tại Việt Nam hệ thống thường dùng L/phút, mm và m/s, nên bạn có thể cần quy đổi khi áp dụng cho bản vẽ trong nước.
Cách Sử Dụng
Nhập lưu lượng theo GPM và đường kính trong (không phải đường kính danh nghĩa) của ống theo inch, sau đó đọc kết quả vận tốc. Hãy dùng đường kính trong thực tế vì độ dày thành ống làm giảm diện tích dòng chảy. Một mục tiêu thiết kế phổ biến là giữ vận tốc dưới khoảng 5–8 ft/s để hạn chế tiếng ồn, mài mòn và hiện tượng búa nước (water hammer).
Giải Thích Công Thức
Mối quan hệ xuất phát từ \(v = Q / A\). Diện tích dòng chảy của hình tròn là \(A = \pi D^{2}/4\). Sau khi quy đổi GPM sang foot khối mỗi giây và inch sang foot, các hằng số được gộp lại thành một hệ số duy nhất:
$$V = 0.4085 \times \frac{\text{GPM}}{D^{2}}$$, trong đó \(D\) là đường kính trong tính bằng inch. Vì diện tích tỷ lệ với bình phương đường kính, nên khi tăng gấp đôi đường kính thì vận tốc giảm còn một phần tư với cùng một lưu lượng.
Ví Dụ Cụ Thể
Giả sử bạn cho 10 GPM chảy qua một ống có đường kính trong 1 inch. Khi đó $$v = 0.4085 \times \frac{10}{1^{2}} = 4.085 \text{ ft/s}.$$ Nếu đường kính là 2 inch, thì $$v = 0.4085 \times \frac{10}{4} = 1.02 \text{ ft/s}.$$
Câu Hỏi Thường Gặp
Nên dùng đường kính danh nghĩa hay đường kính thực tế? Hãy dùng đường kính trong thực tế. Cỡ ống danh nghĩa (ví dụ "1 inch") thường khác với lòng ống thật tùy theo vật liệu và schedule (cấp độ dày).
Vận tốc bao nhiêu là quá cao? Nhiều tiêu chuẩn khuyến nghị giữ vận tốc nước dưới 5–8 ft/s đối với nước lạnh và thấp hơn với nước nóng để giảm mài mòn và tiếng ồn.
Công cụ có tính đến tổn thất do ma sát không? Không. Công cụ chỉ cho ra vận tốc; tổn thất cột áp do ma sát cần dùng phương trình Hazen-Williams hoặc Darcy-Weisbach.
