Tính toán vận tốc nước và đường kính ống tối ưu trong hệ thống tưới

1. Tính đường kính ống tối ưu trong hệ thống tưới.

Việc lựa chọn đường kính ống tối ưu trong hệ thống tưới vô cùng quan trọng, chúng giúp cho hệ thống tưới hoạt động ổn định, cân bằng giữa chi phí đầu tư, chi phí vận hành cũng như các yếu tố kỹ thuật.

Hãy cùng Nhà Bè Agri tìm hiểu và hướng dẫn cash “Tính đường kính ống tối ưu trong hệ thống tưới“.

1.1. Khái niệm đường kính ống tối ưu trong hệ thống tưới

Trong hệ thống tưới chúng ta sử dụng rất nhiều đường ống, và chúng thường có nhiều kích cỡ khác nhau, ví dụ như cỡ ống uPVC có ống 34, 60, 90mm…; ống HDPE có cỡ 50, 63, 90mm; hoặc ống LDPE có cỡ 16, 20, 25mm.

Vậy tại sao lại có nhiều cỡ như vậy, và đâu là cỡ ống tối ưu trong hệ thống tưới?

Cỡ ống tối ưu, là cỡ ống mà tại đó chúng thỏa mãn được điều kiện về mặt kỹ thuật; cũng như chi phí đầu tư. Cỡ ống tối ưu thường thỏa mãn một hoặc một số điều kiện sau đây:

• Vận tốc nước chảy qua nó đạt khoảng 1.2-1.5m/giây
• Tổn hao áp suất qua một đoạn ống không quá giới hạn mong muốn. Ví dụ yêu cầu tính cỡ ống tối ưu khi tổn hao áp suất không quá 1.0 bar, lưu lượng nước tưới 30m3/giờ, chiều dài ống uPVC 100. Khi đó theo tính toán cỡ ống (đường kính trong) là ~110mm.

1.2. Tầm quan trọng việc tính cỡ ống tối ưu

Nếu bạn chọn sai cỡ ống, có thể dẫn tới 2 vấn đề cơ bản và nghiêm trọng sau:

• Khi chọn ống quá nhỏ: tổn hao áp suất ống lớn, sẽ tốn thêm điện năng chạy máy bơm, và không đủ nước tưới.
• Khi bạn chọn ống quá lớn: Chi phí đầu tư sẽ lớn, gây ra lãng phí.

Do đó, việc chọn cỡ ống tối ưu rất quan trọng và chúng đảm bảo cho một hệ thống tưới hoàn hảo về cả kỹ thuật và kinh tế.

• Tổn hao áp suất vừa phải
• Chi phí đầu tư hợp lý
• Hệ thống vận hành ổn định, bền bỉ

1.3. Công thức tính cỡ ống tối ưu trong hệ thống tưới

Công thức tính đường kính ống tối ưu sử dụng trong hệ thống tưới giúp bạn có thể xác định và lựa chọn cỡ ống tối ưu trong tương quan giữa lưu lượng nước, tổn hao áp suất cho phép cũng như chiều dài đường ống.

Công thức này có phần khác biệt với Công thức tính toán đường ống tối ưu tối thiểu khi có thêm giới hạn về chiều dài đường ống và giới hạn tổn hao áp suất. Ở công thức tính đường ống tối ưu tối thiểu chỉ đơn thuần dựa vào lưu lượng nước qua ống.

Thông số 1: Tổng lưu lượng trong ống (m3/giờ, lít/giây…)
Thông số 2: Chiều dài ống (m)
Thông số 3: Chất liệu ống (Plastic)
Thông số 4: Tốn thất áp suất tối đa cho phép (bar, kPa, PSI…)
Kết quả trả về: Đường kính trong tối thiểu của ống (mm).

2. Tính đường kính ống tối thiểu

2.1. Khái niệm đường kính ống tối thiểu trong hệ thống tưới

Đường kính ống tối thiểu được hiểu là cỡ đường ống tối thiểu cần phải đạt trong tương quan với lưu lượng nước tưới.

Nếu đường kính ống trong hệ thống tưới nhỏ hơn ngưỡng tối thiểu có nghĩa đã không đảm bảo về mặt kỹ thuật.

2.2. Sự khác biệt giữa đường kính ống tối thiểu với đường ống tối ưu.

Chúng ta cùng quay lại ví dụ ở trên:

• Lưu lượng nước tưới 30m3/giờ
• Ống nhựa uPVC
• Chiều dài đường ống 100m
• Tổn hao áp suất cho phép 1.0bar.

Kết quả:

• Đường kính ống tối thiểu sẽ là ~83mm.
• Đường kính ống tối ưu sẽ là ~110mm.

Như vậy rõ ràng chúng ta thấy có sự khác biệt về kết quả, đường kính ống tối thiểu nhỏ hơn đường kính ống tối ưu. Bởi đường kính ống tối thiểu chỉ đơn giản tính trong tương quan với lưu lượng nước tưới; trong khi đường kính ống tối ưu còn có các yếu tố khác quyết định ví dụ như chiều dài đoạn ống cũng như mức tổn hao áp suất cho phép.

2.3. Công thức tính cỡ ống tối thiểu

Cỡ ống tối thiểu được căn cứ và tính toán dựa trên lượng nước chạy qua đường ống một cách giản đơn. Thực chất đường kính ống tối thiểu được tính sao cho một khối lượng nước nhất định chạy qua đường ống với vận tốc nước không quá 1.5m/giây.

Theo các nghiên cứu, trong hệ thống tưới vận tốc nước chảy trong ống thường áp dụng là khoảng từ 1.0-1.5m/giây.

3. Công thức tính vận tốc nước trong đường ống

3.1. Khái niệm vận tốc nước trong đường ống

Vận tốc nước trong đường ống được hiểu là thời gian để một phần tử nước chạy qua một đoạn ống, đơn vị thường sử dụng là m/giây.

Trong hệ thống tưới, vận tốc nước trong đường ống thường được áp dụng trong khoảng 1.0 đến 1.5m/giây. Trong đó vận tốc tối ưu thường lấy khoảng 1.2m/giây.

3.2. Tầm quan trọng và ý nghĩa của công thức tính vận tốc nước trong đường ống

Vận tốc nước trong đường ống là cơ sở quan trọng để tính toán cỡ đường ống cũng như mức độ tối ưu của hệ thống đường ống nói riêng, hệ thống tưới nói chung.

Từ kết quả vận tốc nước tính toán được, người thiết kế có thể đánh giá vận tốc này đã tối ưu hay chưa.

• Nếu vận tốc nước quá nhanh, chứng tỏ cỡ đường ống đang nhỏ, dẫn đến tổn hao áp suất lớn, trong quá trình vận hành sẽ cần tiêu hao nhiều nguyên liệu hơn, cũng như có khả năng ống sẽ bị vỡ bục.
• Nếu vận tốc nước quá chậm, chứng tỏ cỡ đường kính ống lớn hơn mức cần thiết, dẫn đến lãng phí trong đầu tư.