Áp lực là gì? Cách tính áp lực nước trong đường ống

Trong đường ống, nước sẽ chảy từ cao xuống thấp và sinh ra áp lực. Khối lượng nước càng lớn, tiết diện đường ống càng nhỏ, vị trí chảy càng cao thì áp lực càng lớn. Vậy áp lực là gì? Thế nào là áp lực nước? Câu trả lời chi tiết về áp lực sẽ có trong bài viết ngày hôm nay của Primer.

Áp lực là gì? Đơn vị của áp lực là gì?

Áp lực là lực tác động trên diện tích bề mặt của một vật mà trong đó, lực ép vuông góc với diện tích của bề mặt chịu lực. Áp lực là một đại lượng véc-tơ nhưng vì đã xác định được chiều (hướng vào mặt chịu lực) và phương (vuông góc với bề mặt chịu lực) nên khi nhắc đến áp lực, mọi người thường chỉ nói tới độ lớn. Đơn vị đo của áp lực chính là Newton (N).

Áp lực nước là gì?

Áp lực nước chính là lực đẩy nước qua đường ống và quyết định dòng chảy của nước qua đường ống. Lượng áp lực tại đầu ra của ống sẽ tùy thuộc vào độ cao của tháp nước, bể chứa nước hoặc vào lượng nước mà vị trí khác đang sử dụng. Để biết chính xác áp lực nước trong đường ống là bao nhiêu, bạn cần phải lắp các thiết bị đo áp lực như cảm biến lưu lượng, đồng hồ nước, …

Thông thường, áp lực nước bị ảnh hưởng bởi lực hút. Vì nước đặc hơn nhiều so với không khí nên nó bị ảnh hưởng nhiều hơn khi có sự chênh lệch độ cao, dù chỉ là nhỏ.

>> Xem thêm: Cách xử lý nước giếng khoan nuôi cá đơn giản, hiệu quả cao

Những nguyên nhân khiến áp lực nước trong đường ống thấp

Khi áp lực nước quá thấp, một số hoạt động sẽ bị trì trệ, nước chảy yếu hoặc chậm. Ví dụ như khi rửa xe,  áp lực nước thấp sẽ khiến quá trình làm sạch bẩn lâu hơn và tốn điện tốn nước hơn. 

Một số nguyên nhân khiến áp lực nước trong đường ống thấp có thể kể đến là:

• Thiết bị máy bơm không phù hợp.
• Nguồn nước đầu vào quá nhỏ.
• Áp lực nước đầu nguồn bị giảm do thiết bị hỏng hoặc đường ống dẫn nước bị rò rỉ, tắc.
• Thiết kế của hệ thống đường ống chưa phù hợp.

Nguyên nhân khiến áp lực nước trong đường ống cao

Áp lực nước trong đường ống thấp khiến nước chảy yếu nhưng áp lực nước trong đường ống quá cao cũng có thể làm hỏng các thiết bị ống nước. Tại các trạm nước đầu nguồn, vỡ ống nước có thể là nguyên nhân gây ra lũ lụt. Dưới đây là các nguyên nhân chính khiến áp lực nước trong đường ống cao:

• Dòng nước bị dồn ứ khiến một khối lượng lớn không được giải phóng.
• Tiết diện của đường ống dẫn nước nhỏ.
• Không khí trong đường ống nước bị kẹt có thể làm tăng áp lực nước lên đột ngột. Nếu là vòi nước tại nhà, bạn có thể xả nước một vài phút để khắc phục tình trạng này. Nếu tại doanh nghiệp sản xuất, bạn cần phải có biện pháp khác như xả van giảm áp, xả van thoát khí, …
• Áp lực tức thời trên các hệ thống sử dụng nước bị ngắt quãng, không liên tục do phải thay thế, sửa chữa đường ống.
• Thiết bị máy bơm sử dụng có công suất quá lớn.

Để giải quyết vấn đề áp lực nước trong đường ống quá cao, bạn có thể khắc phục theo các cách sau đây:

• Dùng biến tần để điều khiển tốc độ quay của máy bơm hoặc dùng van giảm áp để phân bố đường ống lại hợp lý hơn.
• Chọn loại bơm tăng áp có kích cỡ phù hợp, không quá nhỏ cũng không quá lớn.
• Khi phải thay thế đường ống, nâng cấp hệ thống ống dẫn nước thì cần thực hiện nhanh gọn. Sau khi làm xong, bạn nên mở 1 van xả để từ từ xả khí ra ngoài, tránh trường hợp tăng áp đột ngột. Nếu có thể, bạn nên phối hợp với các van giảm áp để ổn định áp lực ra của nước.

Còn muốn xử lý tình trạng áp lực nước cao, cách đơn giản nhất là dùng các van giảm áp suất nước. Để lắp đặt van giảm áp, bạn cần phải có một van giảm áp loại trực tiếp với những đường ống nhỏ, còn với đường ống lớn thì cần van giảm áp thủy lực và một đồng hồ đo áp suất. Khi lắp đặt, bạn cần phải nắm được các thông số kỹ thuật.

Đầu tiên, bạn cần lắp van giảm áp tại vị trí ở trước đầu vào của thiết bị sử dụng. Vị trí này có thể là ở sau van tổng. Mỗi van giảm áp sẽ phù hợp với một hệ thống dẫn nước nhất định nên bạn cần lựa chọn chính xác loại van. Đồng hồ đo sẽ lắp ở phía đầu vào của van giảm áp để thông số được chính xác.

Sau khi lắp xong, bạn có thể gặp phải hai trường hợp sau:

• Áp suất ở đầu ra nhỏ hơn mức áp yêu cầu thực tế: Điều chỉnh tăng van giảm áp để tăng áp suất lên.
• Áp suất đầu ra lớn hơn áp suất yêu cầu: Hạ áp để ổn định áp lực xuống mức phù hợp. Tùy vào thông số đo được của đồng hồ đo áp mà bạn sẽ đưa ra quyết định là hạ áp đến đâu.

>> Xem thêm: Uống nước gì để tiêu hóa nhanh tốt cho đường ruột?

Cách tính áp lực nước trong đường ống

Để chọn đường ống, thiết bị bơm và thiết kế phù hợp để nước lưu thông tốt, bạn cần tính toán chính xác thông số áp lực nước đường ống. Cách tính áp lực nước trong đường ống tròn sẽ là:

• Tiết diện ngang của đường ống dẫn nước = Bán kính đường ống x Bán kính đường ống x 3.142 (m2).
• Vận tốc nước chảy trong đường ống = √(2 x g x h). Trong đó h là chiều cao của cột nước (m) và g = 9.81.
• Lưu lượng nước chảy qua đường ống = Tiết diện ngang của đường ống dẫn x vận tốc nước chảy trong đường ống dẫn. 

Ví dụ:

Bạn muốn bơm nước từ mặt đất lên thùng chứa ở trên sân thượng cao cách mặt đất 40m. Tức là chiều cao cột nước sẽ là 40m. Bạn có thể tính toán như sau:

• Chênh lệch chiều cao của cột nước là 40m, tương đương với áp suất trong hệ thống là Ph= 4bar (vì cứ 10m chênh lệch sẽ tương đương với 1 bar)
• Để có thể bơm nước từ dưới mặt đất lên bồn chứa nước, bạn cần một máy bơm tạo được áp là Pb > Ph , tức là Pb > 4bar. Giả sử trong trường hợp này, bạn chọn bơm có Pb = 4bar (tương đương với chiều cao đẩy là 40 mét).
• Như vậy, hệ thống ống dẫn nước phải chịu được áp làm việc là Plv > Pb , tức là Plv > 4 bar.
• Ở nhiệt độ môi trường thông thường ở Việt Nam là khoảng 350C, bạn nên chọn ống dẫn có áp suất làm việc danh nghĩa (PN) là PNo = Plv / K. Trong đó K là hệ số giảm áp PNo = 2.5 / 0.8 = ~ 5 bar.

Trên đây là một số thông tin về áp lực là gì và cách tính áp lực nước trong đường ống mà Primer muốn chia sẻ đến bạn đọc. Hy vọng những thông tin này sẽ hữu ích với bạn đọc trong việc tính toán để đưa ra phương án lựa chọn đường ống, máy bơm và cách thiết kế hệ thống bơm phù hợp.