Tính toán kích thước đường ống cho hệ thống khí nén

Tính toán kích thước đường ống cho hệ thống khí nén

Giảm độ sụt áp bằng cách lắp đặt kích thước ống khí nén phù hợp. Tính toán kích thước đường ống chính xác cho hệ thống khí nén của bạn.

Vì vậy, bạn muốn biết kích thước đường ống chính xác để lắp đặt khí nén của mình?

Thật dễ dàng, tôi sẽ giải thích cách thực hiện.

Mình vẫn thấy nhiều chỗ kích thước đường ống của hệ thống khí nén quá nhỏ. Đó là do nhà máy, xưởng phát triển theo thời gian và hệ thống cũ trở nên quá nhỏ (khá dễ hiểu), hoặc họ chỉ lắp đặt một đường ống quá nhỏ ngay từ đầu!

Vấn đề với ống khí nén quá nhỏ là gì?

Giảm áp suất!

Nếu có quá nhiều không khí cần đi qua một đường ống quá nhỏ, nó sẽ gặp khó khăn khi đi qua đường ống này. Kết quả là sự sụt giảm áp suất giữa đầu ống và cuối ống.

Bây giờ, bạn hỏi vấn đề giảm áp suất là gì?

Tiền bạc!

Nếu mức giảm áp suất quá cao, bạn sẽ cần đặt máy nén của mình ở điểm đặt cao hơn. Điểm đặt của máy nén càng cao thì nó sẽ sử dụng càng nhiều năng lượng (và tiền).

Do đó, độ giảm áp suất tối đa phải là 0,1! Điều này có nghĩa là áp suất tại điểm sử dụng phải thấp hơn tối đa 0,1 bar so với áp suất ở đầu ra của máy nén. Ví dụ: 6,9 bar tại điểm sử dụng và 7 bar tại máy nén.

Điều gì ảnh hưởng đến việc giảm áp suất?

Nói tóm lại, mọi vật cản đều tạo ra sự sụt giảm áp suất. Bản thân các đường ống tất nhiên cũng bị uốn cong trong đường ống, các khớp nối, các ống mềm, khớp nối nhanh, tất cả đều tạo ra hiện tượng sụt áp.

Và đường ống càng dài thì độ sụt áp sẽ càng lớn.

Lượng không khí đi qua đường ống cũng là một yếu tố. Càng nhiều không khí cần đi qua đường ống cùng một lúc thì độ giảm áp suất càng lớn. Điều này cũng có nghĩa là khi hoàn toàn không sử dụng không khí (vào ban đêm, cuối tuần) thì áp suất sẽ không giảm. Đó là lý do tại sao bạn luôn cần đo độ giảm áp suất ở mức tiêu thụ không khí tối đa (tất cả các máy/dụng cụ không khí đang chạy, trường hợp xấu nhất).

Tóm lại, thông tin chúng ta cần để tính độ sụt áp là:

• Đường kính ống
• Chiều dài của ống
• Số lượng chỗ uốn, khớp nối, v.v.
• Dòng khí đi qua đường ống

Luồng không khí

Để bắt đầu, bạn cần biết luồng không khí đi qua hệ thống của mình. Cách dễ nhất để tìm ra luồng không khí (tối đa) là xem thông số kỹ thuật của máy nén của bạn (xem trong sách hướng dẫn hoặc tìm kiếm trực tuyến).

Sẽ luôn có một dòng cho bạn biết công suất tối đa của máy tính bằng lít/giây, m3 mỗi phút hoặc giờ hoặc feet khối mỗi phút (cfpm).

Đây là lượng không khí tối đa mà máy nén có thể bơm ra ở áp suất định mức.

Nhưng hãy cẩn thận, có một điều quan trọng cần chú ý…

l/s so với Nl/s (hoặc cfpm so với Scfpm).

Lưu lượng không khí được nêu trong thông số kỹ thuật của máy nén hầu hết là Nl/s (hoặc S cfpm), có nghĩa là “Lít bình thường trên giây” (hoặc feet khối tiêu chuẩn trên phút). Điều đó có nghĩa là các giá trị được đưa ra ở điều kiện tiêu chuẩn hoặc tham chiếu, là 1 bar, 20 độ C và độ ẩm tương đối 0%.

Thông thường, luồng được biểu thị là FAD, có nghĩa là “Phân phối không khí miễn phí”, có nghĩa tương tự: được tính ngược lại các điều kiện tham chiếu (ít nhiều không khí trong khí quyển, giống như bạn và tôi thở).

Vì vậy, trên thực tế, FAD (Lít bình thường trên giây, hoặc Scfpm), thực chất là lượng không khí được máy nén hút vào mỗi phút.

Nó được nén và sau đó được vận chuyển qua hệ thống đường ống. Vì vậy, ở áp suất 7 bar, lít trên phút (không tính mức ‘bình thường’) nhỏ hơn khoảng 8 lần (tương đối 7 bar là 8 bar tuyệt đối) lần so với lít thông thường trên giây.

Sự khác biệt này thường bị bỏ qua; hầu hết mọi người không biết về nó và sử dụng thuật ngữ sai (ngay cả trong thông số kỹ thuật của máy nén đôi khi!).

Bảng kích thước ống khí nén

Bây giờ thay vì cung cấp cho bạn những công thức phức tạp để tính toán độ giảm áp suất, đây là một bảng đơn giản sẽ trả lời tất cả các câu hỏi về kích thước đường ống của bạn.

Tra cứu tốc độ dòng chảy tối đa của máy nén ở cột bên trái. Bây giờ, hãy đo hoặc tính tổng chiều dài của các ống dẫn khí nén của bạn và tra cứu ở hàng trên cùng.

Bây giờ bạn có thể đọc kích thước ống chính xác (đường kính mm) trong bảng.

Bảng này dành cho 7 bar và giảm áp suất tối đa 0,3 bar.

Giá trị đã cho dành cho ống thẳng không có bất kỳ chỗ uốn, khớp nối hoặc hạn chế nào khác. Cách tính toán mức độ ảnh hưởng của những điều đó có thể được tìm thấy trong đoạn tiếp theo.

N m3/giờ	S cfpm	50m	100m	150m	300m	500m	750m	1000m	2000m
		164ft	328ft	492ft	984ft	1640ft	2460ft	3280ft	6561ft
10	6	15	15	15	20	20	25	25	25
30	18	15	15	15	25	25	25	25	40
50	29	15	25	25	25	40	40	40	40
70	41	25	25	25	40	40	40	40	40
100	59	25	25	40	40	40	40	40	63
150	88	25	40	40	40	40	40	40	63
250	147	40	40	40	40	63	63	63	63
350	206	40	40	40	63	63	63	63	80
500	294	40	40	63	63	63	63	63	80
750	441	40	63	63	63	63	80	80	100
1000	589	63	63	63	63	63	80	80	100
1250	736	63	63	63	63	63	100	100	100
1500	883	63	63	63	80	80	100	100	125
1750	10:30	63	63	80	80	80	100	100	125
2000	1177	63	80	80	80	100	100	100	125
2500	1471	63	80	80	80	100	125	125	125
3000	1766	80	80	76	100	100	125	125	150
3500	2060	80	80	100	100	125	125	125	150
4000	2354	80	100	100	100	125	125	125	150
4500	2649	80	100	100	125	125	125	150	150
5000	2943	80	100	100	125	125	150	150	150

Ảnh hưởng của các khúc cua, khớp nối và những thứ khác đến sự giảm áp suất

Như đã nói ở trên, các khúc cua, khớp nối và các loại hạn chế khác sẽ làm tăng độ sụt áp.

Một đường ống có một khúc cua sẽ có độ giảm áp suất lớn hơn so với một đường ống không có khúc cua. Một đường ống có chỗ uốn cong và khớp nối sẽ có mức giảm áp suất lớn hơn.

Bây giờ, tôi có thể cung cấp cho bạn tất cả các loại công thức khó, nhưng tôi biết một cách dễ dàng hơn.

Dưới đây là bảng tra cứu cái được gọi là ‘ chiều dài đường ống tương đương ‘ đối với độ giảm áp suất được tạo ra. Nó chỉ đơn giản là một cách để thể hiện sự sụt giảm áp suất đối với một khúc cua hoặc khớp nối nhất định sẽ tạo ra, nhưng không phải bằng thanh (hoặc psi) mà bằng chiều dài ống được thêm vào ‘ảo’.

Chỉ cần thêm số mét ống ‘ảo’ bổ sung vào tính toán giảm áp suất (bảng 1 ở trên) cho mỗi khúc cua hoặc van trong hệ thống của bạn.

Bảng chiều dài ống tương đương

Dưới đây (bảng 2) là bảng chiều dài ống tương đương. Giá trị phụ thuộc vào đường kính ống. Van trong đường ống có đường kính nhỏ sẽ có tác dụng khác so với van trong đường ống có đường kính lớn.

Để tìm ra chiều dài ống tương đương cho van hoặc chỗ uốn cong trong hệ thống của bạn, chỉ cần nhìn vào đường kính ống của hệ thống khí nén để tìm chiều dài ống tương đương của van hoặc chỗ uốn cong.

Đường kính ống ->	25 mm	40mm	50 mm	80 mm	100 mm	125 mm	150mm
Uốn cong 90 độ R = d	0,3	0,5	0,6	1.0	1,5	2.0	2,5
Uốn cong 90 độ R = 2d	0,15	0,25	0,3	0,5	0,8	1.0	1,5
Cong đầu gối (90 độ)	1,5	2,5	3,5	5	7	10	15
mảnh chữ T	2	3	4	7	10	15	20
Kiểm tra van	8	10	15	25	30	50	60
Van màng	1.2	2.0	3.0	4,5	6	8	10
Van cổng	0,3	0,5	0,7	1.0	1,5	2.0	2,5

Ví dụ, một đoạn uốn cong đầu gối trong ống 25 mm có chiều dài ống tương đương là 1,5 mét. Điều này có nghĩa là việc uốn cong đầu gối này sẽ tạo ra mức giảm áp suất tương tự như 1,5 mét ống thẳng.

Ví dụ tính toán đường kính ống yêu cầu.

Dưới đây là một phép tính ví dụ sử dụng bảng kích thước ống khí nén (bảng 1) và bảng chiều dài ống tương đương (bảng 2).

Giả sử chúng ta có một máy nén trục vít quay công suất 30 kW có thể cung cấp 250 Nm3/giờ (mét khối thông thường mỗi giờ). 250 Nm3/giờ tương đương với 4200 Nl/phút (lít bình thường mỗi phút) hoặc 150 scfpm (feet khối tiêu chuẩn mỗi phút).

Chúng tôi nghĩ rằng ống có đường kính 40mm là ổn, vì chúng tôi muốn chắc chắn bằng cách sử dụng các bảng trên.

Giả sử chúng ta có 20 mét ống, uốn cong 90 độ (R = 2d, nghĩa là bán kính uốn cong gấp 2 lần đường kính của ống) và một van một chiều, sau đó lại là ống 4 mét.

Chiều dài ống tương đương cho loại uốn cong này là 0,25 mét. Chiều dài đường ống tương đương của van một chiều là 10 mét.

Tổng số mét của chúng ta bây giờ trở thành: 20 + 0,25 +10 + 4 = 34,25 mét.

Bây giờ chúng ta có thể tra cứu đường kính ống yêu cầu ở bảng 1 (ở trên), với chiều dài ống là 34,25 mét. Nhìn vào bảng 1 ở độ cao 34,25 mét (không được liệt kê, nhưng chúng tôi sẽ lấy giá trị tiếp theo) và 250 Nm3/giờ, chúng ta có đường kính ống 40 mm.

Tất nhiên, một lần uốn cong hoặc khớp nối không làm thay đổi nhiều áp suất giảm. Nhưng với một hệ thống lớn có nhiều khúc cua, van và khớp nối, độ sụt áp sẽ tăng lên nhanh chóng.

Đối với hệ thống mới, nếu bạn không chắc chắn có bao nhiêu khúc cua, khớp nối và những thứ khác sẽ được lắp đặt trong hệ thống, hãy nhân số mét ước tính với 1,7 để tính toán giảm áp suất. Đây là một quy tắc cơ bản của ngón tay cái.