Lưu lượng là 1 khái niệm được sử dụng nhiều, ta có thể bắt gặp trong cuộc sống hay trong công nghiệp. Để hiểu hơn về nó thì các bạn đừng bỏ lỡ bài tổng hợp của TKĐ hôm nay nhé.

Tìm hiểu về lưu lượng

Lưu lượng là gì?

Trong đời sống hoặc trong sản xuất thì ta thường gặp khái niệm lưu lượng. Nó chính là 1 khái niệm kỹ thuật thể hiện cho 1 dạng vật chất di chuyển qua 1 vị trí cụ thể trong 1 thời gian xác định. Bên cạnh đó, nó còn là 1 đại lượng sử dụng trong công nghiệp.

Flow trong tiếng anh có nghĩa là dòng chảy, lưu lượng và người ta dùng flow meter nhập khẩu để đo lưu lượng hoặc dùng flow sensor để cảm biến lưu lượng dòng chảy.

Đơn giản hơn cho các khách hàng đó là: Lưu là lưu thông, lượng là mật độ, sản lượng, số lượng. Lưu lượng chính là mật độ của chất chảy đi qua 1 điểm đo trong 1 đơn vị thời gian nhất định.

Lưu lượng chính là đại lượng được sử dụng để đo chất lỏng, nước, khí, hơi, dầu…

Lưu lượng hơi nóng là tốc độ dòng chảy hơi nóng. Lưu lượng nước là lượng nước đi qua trong 1 thời gian.

Lưu lượng data, lưu lượng truy cập: Lượng chỉ mức sử dụng data trên thiết bị, hay lượng truy cập.

Đến đây, chắc các bạn cũng đã biết được lưu lượng cụ thể là như thế nào? Có thể nói, đây là 1 đơn vị quan trọng nhất là đối với các hệ thống thủy lực, nước, hóa chất trong nhà máy, xưởng sản xuất.

Đơn vị đo lưu lượng

Ở mỗi nước, mỗi khu vực thì họ lại sử dụng đơn vị đo lưu lượng khác nhau. Tuy nhiên, theo chúng tôi thấy thì phần lớn vẫn là:

m³/h
m³/s
m³/ngày đêm

Ở Mỹ thì họ lại dùng các đơn riêng như feet khối/giây, Galon/phút…

Nếu muốn sử dụng thiết bị thì cần phải quy đổi từ đơn vị riêng tại quốc gia sang đơn vị chung quốc tế.

Công thức tính lưu lượng dòng chảy

Xác định dòng chảy có vai trò quan trọng nhất là khi chúng ta cần để lựa chọn thiết bị, thiết kế hệ thống… Để công việc tính toán trở nên đơn giản hơn thì người ta dùng công thức đo lưu lượng dòng chảy.

Nhờ có công thức tính toán này mà con người có thể xác định được chính xác lưu lượng của chất khí, chất lỏng chảy trong đường ống tại 1 khoảng thời gian nhất định. Nhất là khi không có các thiết bị đo chuyên dụng.

Ta có công thức như sau:

Q = dV / dt

Trong công thức này thì Q là lưu lượng của dòng chảy, t là chính là thời gian xác định có đơn vị là giây, phút. V chính là thể tích của chất lỏng.

Bên cạnh đó, lưu lượng dòng chảy hiện nay cũng có 1 công thức đơn giản hơn đó là:

Q = v x A

Với công thức này thì cần có: vận tốc dòng chảy ký hiệu là v, tiết diện của ống dẫn được đo là A. Cuối cùng lưu lượng dòng à Q.

Cách thời xưa đo lưu lượng

Ngày xưa, con người chưa có các thiết bị đo thì việc biết được lưu lượng của dòng chảy rất khó khăn.

Con người sẽ sử dụng những phương pháp cổ xưa, truyền thống như:

+ Dựa vào sự chênh lệch áp lực của dòng chảy chất lỏng khi cho nó đi qua 1 nơi có tiết diện hẹp.

+ Đối với việc phải đo lưu lượng nước trên dòng sông thả trôi 1 vật tính vận tốc trôi trong 1 thời gian nhất định. Đo khoảng cách của 2 bề mặt sông rồi tính độ sâu của đoạn ta đang đo. Cuối cùng là tính được lưu lượng của dòng sông. Dựa trên vận tốc của dòng đó người ta sẽ tính lưu lượng dòng trong ống dẫn, ống đo.

+ Tính khối lượng riêng của dòng chất lỏng p, lưu lượng khối của chất lỏng m. Rồi họ sẽ tính lưu lượng của dòng chất đi qua.

+ Dựa vào chính khối lượng của chính lưu chất chảy qua trong 1 đơn vị thời gian cụ thể, đó có thể là phút, giờ.

Một số khái niệm lưu lượng

Lưu lượng nước là gì?

Lưu lượng chất lỏng hay nước là 1 thông số để chỉ số lượng, thể tích của nước đi qua trong 1 khoảng thời gian nhất định.

Trong việc xây dựng kênh mương hay sử dụng nước… thì lưu lượng quan trọng. Nó chính là lưu lượng trong kênh kín, kênh hở hay lượng nước chảy qua đường ống.

Lưu lượng nước chính là thể tích của chất lỏng chảy qua mặt cắt của lòng dẫn trong 1 khoảng thời gian. Khái niệm lưu lượng chất lỏng dùng nhiều trong công nghiệp để xác định lượng nước sử dụng, tiêu thụ tại nhà máy xử lý nước thải hay tại các công trình thủy lợi, thủy điện, đập, hồ chứa…

Lưu lượng sông là gì?

Việt Nam là nước có nhiều sông ngòi. Khái niệm này được dùng nhiều nhất vào các mùa mưa lụt. Lưu lượng nước sống chính là thông số biểu hiện lưu lượng nước chảy qua mặt cắt tại lòng sông tại 1 vị trí xác định trong 1 thời gian xác định là giây. Đơn vị của nó là m³/h.

Thông số này cực kỳ ý nghĩa để giúp chúng ta có được biểu đồ ngập lụt, dự đoán và lên kế hoạch phòng chống, di tản.

Lưu lượng mưa là gì?

Lưu lượng mưa thường xuất hiện trên các trang báo, chương trình thời tiết. Khái niệm này là chiều dày của lượng nước mưa, nó rơi xuống một điểm cố định nào đó được hứng đo trong thời gian xác định. Vì thế mà chúng ta nghe nhắc đến lưu lượng mưa với khoảng bao nhiêu mm.

Lưu lượng mưa tại Đà Nẵng là 120mm trong 1 ngày (24 giờ) thì chúng ta hiểu rằng, lượng nước mưa đo được là 150mm. Tuy nhiên do mưa sẽ được ngấm xuống đường và chảy xuống cống thoát nên bằng mắt thường thì chúng ta khó nhận biết được lượng như này như thế nào.

Lưu lượng hơi / khí là gì?

Lưu lượng khí nén hay hơi là số lượng khí nén, hơi đi qua trong ống dẫn tại 1 khoảng thời gian xác định. Đơn vị của nó là tấn hơi hay m3/h.

Nhờ có lưu lượng của hơi, khí nên việc sử dụng năng lượng được chính xác, hiệu quả, đáp ứng nhu cầu máy móc. Mức hơi nóng bao nhiêu, lượng hơi bão hòa, lượng khí tiêu thụ, lượng khí cấp từ nguồn như thế nào là những thông số cần để thiết kế, vận hành hệ thống.

Các phương pháp đo lưu lượng hiện nay

Hiện nay có 8 phương pháp đo, mỗi 1 công việc, 1 lưu chất sẽ phù hợp với 1 phương pháp nhất định.

Theo nguyên lý chênh áp

Người ta chọn phương pháp đo lưu lượng dựa trên nguyên lý chênh áp bởi vì: Dễ dàng trong cả bảo dưỡng và lắp đặt, độ chính xác cao, ổn định tốt. Chỉ cần dùng chung 1 loại cảm biến áp lực mà không cần chú ý đến kích cỡ của ống dẫn. Sử dụng được cho những dòng chất có nhiều cặn, chất lỏng dạng vữa mà một số phương pháp không thực hiện được.

Do vị trí đoạn ống lắp đặt yêu cầu nên các loại ống phải thẳng, giá thành cao và khá phức tạp so với các phương pháp còn lại.

Theo nguyên tắc chiếm chỗ

Ưu điểm của phương pháp này thì có độ chính xác cao từ 0.02% – 0.05%. Khả năng thích ứng đa dạng khi dùng cho chất lỏng có độ nhớt cao, chất lỏng dạng nặng.

Có 3 nhược điểm cần phải khắc phục đó là: Khó lắp đặt, khó bảo dưỡng và sửa chữa, sau 1 thời gian sử dụng sẽ bị hao mòn cơ khí. Yêu cầu người dùng phải có thiết bị lọc lắp ở phía trước thiết bị đo

Theo nguyên lý từ tính

Phương pháp này phổ biến nhất vì ngày càng ưu việt, độ chính xác cao. Sử dụng nguyên lý về cảm ứng điện từ cho lưu chất dẫn điện. Lưu chất sẽ được dẫn qua vùng có từ trường để tạo nên điện áp. Lưu chất tạo điện và cảm biến sẽ thu tiến hiệu đó và tính toán lưu lượng.

Nguyên lý này ứng dụng hình thành đồng hồ đo lưu lượng dạng điện tử. Ưu điểm: chính xác cao, chênh áp nhỏ, thiết kế đơn giản, không phụ thuộc vào khối lượng riêng hay áp suất tĩnh của chất. Kết nối tốt với tín hiệu xung, tín hiệu analog.

Nhược điểm của phương pháp này là: Lưu chất đo phải dẫn điện, không dùng với các chất không dẫn điện, cấp điện ổn định để tạo ra từ trường để đo.

Theo nguyên lý Vortex

Dựa trên nguyên lý này người ta chế tạo đồng hồ đo lưu lượng hơi nóng.

Theo nguyên lý này, con người tạo ra sóng, thu các tần số sóng để xác định được lưu lượng.

Thiết bị đo sẽ có 1 thanh chắn dạng côn, gắn vuông góc 90 độ với ống đo. Dòng đi qua bị thanh chắn ở giữa, tạo ra các xoáy nước. Người ta sẽ dùng cảm biến để đếm tần số xoáy nước và tính ra lưu lượng.

Phương pháp này có thể áp dụng cho cả chất khí, hơi nóng và chất lỏng. Độ tin cậy cao, độ thích ứng rộng nên phương pháp đo được nhiều loại lưu chất. Ngoài ra, nó có thể dùng để truyền tín hiệu đi.

Bên cạnh ưu thì phương pháp này vẫn có hạn chế như: Kết quả đo bị tác động bởi sự sủi bọt, sự rung động đường ống. Nó không đo được chất lỏng có độ nhớt, đặc, sệt.

Theo nguyên lý Tua bin (Turbine)

Ưu điểm của phương pháp tuabin đó là: Độ chính xác khá cao, đo được cả chất lỏng dạng nhớt nhưng không phụ thuộc vào mật độ chất lỏng. Vận hành đơn giản, lắp đặt dễ dàng, không tốn nhiều công sức cho bảo dưỡng. Đa dạng thiết bị đo.

Tuy nhiên, nguyên lý này cũng vấp phải 1 số nhược điểm như: Cánh quạt bị ăn mòn, sai số nếu tuabin bị kẹt lại. Cần phải lắp thêm thiết bị lọc để loại bỏ rác thải.

Theo phương pháp này thì cần có các cánh quạt tuabin, lưu chất đi qua làm cánh quạt quay nhờ áp suất và tốc độ dòng. Người ta sẽ dùng 1 bộ đếm cơ để đo lưu lượng hoặc dùng cảm biến để đếm được vận tốc cánh quạt. Nhờ đó, lưu lượng đo được xác định.

Theo nguyên lý siêu âm (Ultrasonics)

Nó sử dụng sóng siêu âm để tạo ra sóng, thu hồi phản xạ sóng thông qua cảm biến. Dựa trên đó mà con người tính toán ra lưu lượng chính xác. Thiết bị có thể dùng bên trong khi kết nối trực tiếp với ống hoặc sử dụng ngoài đường ống thông qua dạng kẹp.

Có 3 dạng đo lưu lượng là: do độ chênh lệch tần số siêu âm (Doppler), chênh lệch về thời gian (Transit-time), lưu lượng siêu âm dạng kênh hở.

Ưu điểm của phương pháp này là: Tháo lắp dễ dàng, nhanh chóng. Độ tin cậy, chính xác cao, có thể không cần lắp 1 cách trực tiếp vào đường ống.

Tuy nhiên, phương pháp này có nhược điểm là: Kết quả đo bị ảnh hưởng khi đường ống bị lắng cặn, kết quả không chính xác do lưu chất là chất rắn.

Theo nguyên lý gia nhiệt

Phương pháp đo này có 2 cách:

+ Đặt 1 nguồn nhiệt vào lưu chất nhưng phải đảm bảo sự chênh lệch nhiệt giữa 2 điểm không đổi.

+ Đặt 1 lượng nhiệt vào dòng lưu chất, sau đó sẽ đo sự suy giảm lượng nhiệt khi đi qua 2 điểm.

Để có thể dùng phương pháp gia nhiệt đo lưu lượng thì cần 2 Thermal Element. Một cái là đo nhiệt của lưu chất sau khi đã gia nhiệt, 1 cái đo lưu chất trước gia nhiệt.

Nhiệt độ của dòng lưu chất có sự thay đổi nhưng kết quả đo vẫn chính xác. Kết quả này sẽ được xử lý và cho ra các tín hiệu điện tỉ lệ với lưu lượng của dòng chất.

Theo nguyên lý Coriolis

Dựa theo nguyên lý này thì người ta sẽ cho dòng lưu chất đi qua ống dẫn hình chữ U. Nó sẽ có hương làm xoắn ống. Khi chưa có dòng lưu chất đi qua, ống U sẽ rung và tần số, biên độ sẽ được xác định trước đó. Khi có lưu chất thì ống sẽ bị xoắn do tác động lực Coriolis. Dao động của ống sẽ bị lệch đi, không giống dao động ban đầu. Người ta đo lưu lượng sẽ đo lệch pha của dao động. Lưu lượng càng lớn thì độ lệch pha càng cao.

Ưu điểm của phương pháp này là có sai số thấp nhất, độ chính xác cao tuy nhiên do chi phí ban đầu lớn, thiết kế phức tạp nên cần cân nhắc kỹ.

Cách chọn thiết bị đo lưu lượng

Đầu tiên đó là cần biết loại lưu chất cần đo là gì? Trong công nghiệp, đời sống có rất nhiều chất cần xác định lưu lượng: nước thải, nước sạch, hóa chất, dầu, nước sông… Mỗi 1 loại lưu chất nó lại thích hợp với 1 phương pháp, 1 thiết bị khác nhau.

Sau đó sẽ tìm hiểu về các thông tin của hệ thống như: nhiệt độ, tốc độ dòng chảy, nhiệt độ… để tìm được thiết bị phù hợp, đáp ứng các tiêu chí.

Xem xét tổng quan xem dòng chảy chất lỏng này có gián đoạn hay không, nó thông suốt ổn định như thế nào.

Tìm được vị trí lắp cũng rất quan trọng, đồng hồ để ở đâu tiện cho quan sát và tránh va đập.

Mục đích dùng là đo lưu lượng hay còn tích hợp thêm các chức năng khác không?

Đường kính ống dẫn là bao nhiêu và cần tăng lên hay giảm xuống đường kính ống không?

Tiếp theo là nguồn gốc xuất xứ hàng hóa, độ uy tín của thương hiệu sản phẩm trên thị trường.

Cuối cùng là khả năng đầu tư tài chính. Đó là yếu tố giúp bạn chọn mua loại nào, ở phân khúc nào.

Rất mong bài viết này sẽ giúp các bạn nắm được khái niệm này, ứng dụng trong công việc, cuộc sống được tốt hơn.

5/5 (1 bình chọn)