Lưu lượng là gì? Công thức tính lưu lượng như thế nào? Cách đo lưu lượng của dòng chảy lưu chất như thế nào? Đây là những câu hỏi chúng tôi nhận được khá nhiều trong thời gian qua. Lưu lượng là một khái niệm được sử dụng rất nhiều trong công nghiệp. Để có thể hiểu được về khái niệm này mời các bạn cùng chúng tôi theo dõi bài viết dưới đây nhé

Lưu lượng là gì?

Khái niệm lưu lượng

Lưu lượng là một đại lượng sử dụng trong công nghiệp, nó là một khái niệm kỹ thuật thể hiện cho một dạng chất, vật chất, vật thể di chuyển qua một vị trí cụ thể ở một thời gian nhất định nào đó

Trong tiếng anh lưu lượng được gọi là Flow có nghĩa là dòng chảy, lưu lượng…một số thiết bị đo được nhập khẩu từ nước ngoài thường có tên gọi như Flow meter(Đồng hồ đo lưu lượng), Flow sensor(Cảm biến lưu lượng)….

Có thể khái niệm này mang tính hơi trừu tượng nhưng chúng ta có thể hiểu đơn giản như sau các bạn nhé

Lưu: Chỉ sự lưu thông

Lượng: Có thể hiểu là Số lượng, sản lượng, mật độ…

Như vậy hiểu một cách đơn giản hơn nữa lưu lượng chính là mật độ của chất chảy qua điểm đo trong một khoảng thời gian nhất định. Có thể nói rằng lưu lượng cũng chính là một đại lượng được sử dụng để đo đạc cho các dạng chất lỏng, chất khí, hơi nước…

Chúng ta thường nghe nói đến các khái niệm liên quan đến lưu lượng như sau:

Lưu lượng nước: Được sử dụng trong công nghiệp để xác định chính xác lượng nước đi qua

Lưu lượng hơi nóng: Sử dụng để xác định hơi nóng

Lưu lượng giao thông: Được sử dụng để chỉ ra mật độ giao thông qua lại ở đường phố, quốc lộ

Lưu lượng truy cập, lưu lượng data: Được sử dụng để tính toán lượng truy cập hay mức sử dụng data di dộng

….vv

Đơn vị đo lưu lượng

Đơn vị đo lưu lượng dòng chảy được sử dụng hiện nay bao gồm:

m³/h
m³/s
m³/ngày đêm

Ngoài ra chúng ta cũng thường nghe nói đến đơn vị đo ở Mỹ như Galon/phút, Feet khối/s…

Công thức tính lưu lượng dòng chảy

Trong bài viết này chúng tôi xin giới thiệu đến bạn đọc công thức đo lưu lượng dòng chảy. Hiểu được công thức này chúng ta có thể hoàn toàn tính được chính xác lưu lượng của chất lỏng, chất khí đi qua đường ống trong một khoảng thời gian nhất định kể cả việc chúng ta không có các thiết bị đo lưu lượng

Ta có công thức như sau:

$Q={\dot {V}}=\lim \limits _{\Delta t\rightarrow 0}{\frac {\Delta V}{\Delta t}}={\frac {\mathrm {d} V}{\mathrm {d} t}}$

Trong đó: Q là lưu lượng dòng chảy

V thể tích của chất lỏng

t: Thời gian

Ngoài ra lưu lượng dòng chảy cũng có thể được tính bởi công thức

Q = v x A

Q: Lưu lượng dòng chảy

v: Vận tốc của dòng chảy

A: Tiết diện ống đo

Cách đo lưu lượng thời xưa

Ngày xưa khi chưa có các loại đồng hồ đo lưu lượng thì việc xác định lưu lượng dòng chảy tương đối khó khăn. Tuy nhiên cũng không phải là không thể xác định được lưu lượng của dòng chảy. Người xưa xác định lưu lượng của dòng chảy bằng các phương pháp như sau:

Tính lưu lượng dòng chảy dựa vào vận tốc của dòng chảy qua một tiết diện cụ thể như ống đo, ống dẫn…Ví dụ: đối với đo lưu lượng dòng sông thả trôi vật tính vận tốc trôi trong một khoảng thời gian, đo khoảng cách hai bề mặt sông và độ sâu của đoạn đo ta tính ra được lưu lượng của dòng sông
Dựa vào hiện tượng chênh áp của dòng chảy của chất lỏng khi đi qua tiết diện hẹp
Dựa vào khối lượng lưu chất chảy qua trong một đơn vị thời gian
Dựa vào khối lượng riêng của chất lỏng(p), lưu lượng khối của chất lỏng(m) xác định được lưu lượng của chất lỏng đi qua

Các khái niệm lưu lượng thường hay sử dụng

Lưu lượng nước là gì?

Lưu lượng nước hay lưu lượng của chất lỏng là một khái niệm để chỉ ra số lượng hay thể tích của chất lỏng đi qua trong một khoảng thời gian nhất định. Lưu lượng nước được sử dụng để tính lưu lượng đi qua trên đường ống, lưu lượng chảy qua kênh kín hoặc cũng có thể là lưu lượng chảy qua kênh hở

Cũng có thể hiểu lưu lượng nước là thể tích chất lỏng chảy qua một mặt cắt lòng dẫn trong một khoảng thời gian nhất định. Khái niệm này được sử dụng nhiều trong chuyên ngành kỹ thuật hay công nghiệp để xác định được lượng nước tiêu thụ(các nhà máy nước cấp nước), lưu lượng nước thải ra môi trường(nhà máy xử lý nước thải), lưu lượng cấp ra các kênh mương thủy lợi(lưu lượng kênh hở)

Lưu lượng mưa là gì?

Trong các chương trình thời sụ hay chương trình dự báo thời tiết chúng ta thường nghe nói đến lưu lượng mưa với khoảng bao nhiêu mm. Vậy lưu lượng mưa ở đây là gì?

Lưu lượng mưa chính là chiều dày của lượng nước mưa rơi xuống một điểm cố định nào đó trong một khoảng thời gian nhất định.

Tôi ví dụ như trong chương trình dự báo thời tiết phát lúc 19h45′ hàng ngày, các biên tập viên thường nói lưu lượng mưa tại Hà Nội hôm nay đạt 150mm trong vong 24h có nghĩa rằng trong ngày hôm đó ở khu vực Hà Nội lượng nước mưa đo được là 150mm và đường phố sẽ ngập nước với mức 150mm sau cơn mưa. Nhưng do nước mưa cũng ngấm xuống đường và có hệ thống thoát nước nên chúng ta không thể cảm nhận rõ rệt được

Lưu lượng sông là gì?

Lưu lượng sông chính là lưu lượng của nước chảy qua mặt cắt của lòng sông ở một vị trí trong khoảng thời gian là một giây(ký hiệu m³/h)

Xác định chính xác được lưu lượng sông giúp chúng ta có được biểu đồ ngập lụt khi mùa mưa lũ đến, xác định kịp thời để có các kế hoạch cụ thể nhất

Lưu lượng hơi/khí là gì?

Lưu lượng hơi nóng và lưu lượng khí chính là số lượng hơi hay khí đi qua đường ống trong một khoảng thời gian nhất định được tính bằng m³/h, tấn hơi….

Việc xác định lưu lượng hơi nóng hay lưu lượng hơi bão hòa, luu lượng khí giúp cho việc sử dụng các dạng năng lượng này hiệu quả hơn, giúp doanh nghiệp xác định được mức hơi nóng, hơi bão hòa hay khí tiêu thụ

Như vậy chúng ta đã hiểu qua về lưu lượng. Vậy đo lưu lượng nước bằng gì? Các thiết bị dùng để đo lưu lượng

Các phương pháp đo lưu lượng hiện nay

Để đo được lưu lượng chính xác nhất so với các phương pháp thời xa xưa thì hiện nay người ta sử dụng các phương pháp đo lưu lượng hiện đại, thiết bị đo lưu lượng hay các loại cảm biến lưu lượng dòng chảy để xác định được lưu lượng đi qua một cách chính xác nhất mà không có nhiều sai số. Việc xác định lưu lượng dòng chảy chính xác trong công nghiệp giúp chúng ta nhanh chóng, kịp thời xử lý và đưa ra các quyết định cần thiết. Sau đây chúng tôi xin giới thiệu đến các bạn các phương pháp đo lưu lượng dòng chảy như sau

Đo lưu lượng theo nguyên lý chênh áp

Nguyên lý đo:

Dựa trên sự chênh áp của hai điểm đo. Sử dụng các thiết bị tạo ra sự chênh lệch áp bằng cách thay đổi tiết diện ngang của ống đo(theo hướng nhỏ lại). Khi tiết diện ngang của ống thay đổi thì sẽ tạo nên chênh áp ∆P của dòng lưu chất đi trong ống.

Để xác định được độ chênh áp thì người ta sử dụng transmitter(Cảm biến đo áp suất), nó được gắn hai đầu vào một điểm là tiết diện ngang lớn nhất chưa thay đổi và một điểm gắn vào tiết diện ngang nhỏ nhất đã thay đổi. Từ đó tính toán ra được độ chênh lệch áp giữa hai điểm này

Các thiết bị sử dụng để tạo độ chênh áp cho ống đo:

Tấm Orifice
Pilot tube
Ống Venturi
Ống Flow nozzle

Ưu điểm của phương pháp đo lưu lượng chênh áp

Độ ổn định cao, độ chính xác cao
Dễ dàng lắp đặt và bảo dưỡng
Sử dụng được cho các loại chất lỏng dạng vữa hoặc có nhiều tạp chất lắng cặn(Ống đo Venturi)
Chỉ cần chung một loại cảm biến áp suất(transmitter) mà không cần quan tâm đến kích thước ống đo

Nhược điểm của phương pháp đo lưu lượng chênh áp

Vị trí đoạn ống lắp đặt phải là các loại ống thẳng
Tương đối phức tạp
Giá thành cao

Đo lưu lượng theo nguyên lý Vortex

Nguyên lý đo

Sử dụng nguyên lý đo Vortex dạng hình sóng, tạo ra sóng và thu các tần số sóng để có thể xác định được lưu lượng dòng chảy đi qua

Có nghĩa thiết bị đo sử dụng một thanh chắn dạng hình côn(Hình tròn) gắn vuông góc với ống đo. Lưu lượng đi qua bị thanh Bluff chắn ở giữa ở, khi đi qua thanh tạo ra các dạng xoáy nước, người ta sử dụng các cảm biến xác định tần số xoáy nước tính toán ra lưu lượng dòng chảy. Đây là phương pháp đo sử dụng được cho cả chất lỏng, chất khí và hơi nóng

Thiết bị đo hiện nay: Đồng hồ đo lưu lượng hơi nóng

Ưu điểm của nguyên lý đo Vortex

Độ thích ứng rộng, đo được cho nhiều loại lưu chất
Độ tin cậy cao, độ chính xác cao
Có thể sử dụng để truyền tín hiệu

Nhược điểm

Không đo được cho những loại chất lỏng dạng đặc, sệt và có độ nhớt
Có thể bị ảnh hưởng kết quả bởi rung động của đường ống và lưu chất có sự sủi bọt

Đo lưu lượng theo nguyên lý từ tính(Dạng điện từ)

Nguyên lý đo lưu lượng dạng điện từ

Đây là phương pháp đo đang ngày càng được phổ biến và tạo được sự tin tưởng bởi phương pháp đo ưu việt và độ chính xác cao. Sử dụng nguyên lý Farayday về cảm ứng điện từ cho các loại lưu chất dẫn điện. Cho lưu chất đi qua một vùng từ trường tạo ra bởi điên áp. Khi đó lưu chất tạo ra điện và các cảm biến sẽ thu được tín hiệu tính toán ra lưu lượng đi qua một cách chính xác

Chúng ta có các loại: Đồng hồ đo lưu lượng dạng điện tử

Ưu điểm của phương pháp đo lưu lượng dạng điện tử

Độ chính xác cao
Độ chênh áp không đáng kể
Không phụ thuộc vào áp suất tĩnh hay khối lượng riêng của lưu chất
Các thiết bị thiết kế đơn giản, lòng ống rỗng không cản trở dòng chảy lưu lượng
Có thể kết nối và sử dụng tín hiệu Analog, tín hiệu xung…

Nhược điểm của phương pháp đo dạng điện từ

Lưu chất bắt buộc phải dẫn điện
Không sử dụng được với các loại chất không dẫn điện
Cần phải cấp điện tạo ra từ trường để đo, mất điện thiết bị không thể hoạt động

Đo lưu lượng theo nguyên tắc chiếm chỗ

Nguyên lý đi lưu lượng chiếm chỗ

Sử dụng một thiết bị gọi là Chamber(Dạng hình bầu), bên trong có các cánh quạt quay, các cánh quay này chỉ cho phép lưu chất đi qua trong bầu theo từng đợt , đồng thời sẽ có một bộ phận đo số lần lưu chất đi qua bầu, từ đó sẽ tính ra được lưu lượng.

Một hình thức khác dễ hình dung hơn của thiết bị đo này là sử dụng xilanh – piston. Cứ mỗi lần piston đi hết một hành trình xi-lanh ta sẽ được một lượng xác định lưu chất. Như vậy để xác định lưu lượng ta chỉ việc xác định số lần dịch chuyển của piston và lượng lưu chất của mỗi lần dịch chuyển.

Ưu điểm:

Độ chính xác của phương pháp này tương đối cao, trong thực tế nó có thể đạt được độ chính xác từ 0,02% – 0,05%
Độ thích ứng cao, phù hợp với các dạng chất lỏng nặng hay dạng chất lỏng có độ nhớt cao

Nhược điểm:

Có sự hao mòn cơ khí trong thiết bị sử dụng
Khó lắp đặt, sửa chữa và bảo dưỡng thiết bị
Cần phải có thiết bị lọc phía trước thiết bị đo

Đo lưu lượng theo nguyên lý Tua bin(Turbine)

Nguyên lý đo:

Sử dụng cánh quạt turbine, khi lưu chất đi qua cánh quạt làm vận tốc dòng chảy và áp lực lưu chất làm quay cánh quạt. Có thể sử dụng bộ đếm cơ học để đo còn gọi là thiết bị đo lưu lượng kiểu Woltman, hoặc hiện đại hơn có thể dùng cảm biến để đếm vận tốc cánh quạt từ đó tính toán ra lưu lượng đo

Thiết bị đo tương ứng: Đồng hồ đo lưu lượng dạng Tuabin

Ưu điểm:

Độ chính xác cao
Vận hành đơn giản, dễ dàng lắp đặt và thay thế bảo dưỡng
Đo được cả các dạng chất lỏng dạng nhớt, không phụ thuộc vào mật độ của chất lỏng
Đa dạng về thiết bị đo dễ dàng tìm kiếm lắp mới hoặc thay thế

Nhược điểm:

Có thể sai số, turbine bị kẹt nếu lưu chất có rác thải
Bắt buộc phải lắp thêm thiết bị lọc để đảm bảo hoạt động
Cánh quạt có thể bị ăn mòn sau một thời gian sử dụng

Đo lưu lượng theo nguyên lý siêu âm(Ultrasonics)

Nguyên lý đo:

Sử dụng sóng siêu âm tạo ra sóng và thu hồi các phản xạ sóng siêu âm bằng các cảm biến từ đó tính toán ra lưu lượng đi qua một cách chính xác nhất. Có thể sử dụng bên ngoài đường ống với dạng kẹp hoặc kết nối trực tiếp vào đường ống đo

Các dạng đo lưu lượng siêu âm hiện nay:

Đo độ chênh lệch tần số siêu âm( Doppler)
Đo độ chênh lệch về thời gian(Transit-time)
Đo lưu lượng siêu âm dạng kênh hở

Ưu điểm:

Độ chính xác tin cậy
Có thể không cần lắp trực tiếp vào đường ống đo
Tháo lắp tương đối dễ dàng

Nhược điểm:

Kết quả đo bị ảnh hưởng nếu đường ống lắng cặn
Kết quả không chính xác nếu lưu chất là chất rắn

Đo lưu lượng theo nguyên lý gia nhiệt

Nguyên lý đo: Sử dụng hai phương pháp phổ biến

– Đặt một lượng nhiệt nhất định vào dòng lưu chất và đo sự suy giảm lượng nhiệt ấy qua hai điểm.

– Đặt một nguồn nhiệt vào lưu chất sao cho sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai điểm là không đổi.

Về cấu tạo thì nguyên lý đo nầy cần tối thiểu là 2 TE – Thermal Element. Một trong hai cái sẽ dùng để đo nhiệt độ của dòng lưu chất trước khi gia nhiệt và cái còn lại đo nhiệt độ của dòng lưu chất sau khi gia nhiệt. Như vậy, cho dù nhiệt độ của dòng lưu chất trước khi đo có thay đổi thì kết quả đo vẫn bảo đảm độ chính xác cần thiết. Kết quả đo của 2 TE sẽ được xử lý và thiết bị đo sẽ cho ra kết quả là tín hiệu điện (4 – 20mA, 1 – 5V…) tỉ lệ với lưu lượng của lưu chất.

Đo lưu lượng theo nguyên lý Coriolis

Nguyên lý đo

Nguyên lý này ứng dụng lực Coriolis, theo đó khi dòng lưu chất đi qua một ống hình chữ U thì nó sẽ có xu hướng làm xoắn ống. Khi chưa có lưu chất đi qua, ống chữ U nầy sẽ rung với tần số và biên độ đã biết trước. Khi lưu chất đi qua càng nhiều thì do ảnh hưởng của lực Coriolis mà ống sẽ càng xoắn. Sự xoắn của ống chữ U nầy làm cho dao động của ống đã nói ở trên không còn giống như khi ống rỗng mà sẽ lệch đi một góc tương ứng.

Để đo lưu lượng của lưu chất qua ống, người ta đo sự lệch pha của dao động nói trên. Lưu lượng càng lớn thì độ lệch pha càng cao.

Ưu điểm: Đây là kiểu đo lưu lượng có độ chính xác cao nhất hiện nay(Sai số 0,01% rất ấn tượng) được sử dụng trong việc mua bán kiểm soát lưu lượng ở mức chính xác tối đa nhất

Nhược điểm: Thiết kế phức tạp, chi phí đầu tư ban đầu tương đối lớn

Một số gợi ý lựa chọn thiết bị đo lưu lượng

Như chúng tôi đã trình bày ở trên về các phương pháp đo lưu lượng. Hiện nay việc xác định lưu lượng chính xác không khó khăn như thời xa xưa khi công nghệ chưa có và lạc hậu. Nhưng hiện nay đã có đa dạng các thiết bị đo từ đơn giản đến phức tạp, từ độ chính xác trung bình đến độ chính xác cực cao. Chính vì vậy để lựa chọn loại đồng hồ đo lưu lượng chính xác nhất, phù hợp với nhu cầu sử dụng nhất chúng tôi xin đưa ra một vài ý kiến như sau:

Xác định loại chất định đo là chất gì? Nước, nước tinh khiết, nước thải, hóa chất, hơi nóng…với mỗi loại lưu chất sẽ có các dạng thiết bị đo lưu lượng khác nhau
Nắm được các thông tin cơ bản về hệ thống sử dụng như: Nhiệt độ, áp suất, tốc độ dòng chảy để lựa chọn loại đồng hồ thích hợp nhất
Cũng xem dòng chảy chất lỏng là liên tục hay gián đoạn
Vị trí để lắp đặt đồng hồ nước là ở đâu để lựa chọn loại thích hợp
Chỉ đơn giản là đo lưu lượng hay cần phải sử dụng thêm các loại thiết bị có tích hợp tín hiệu
Sử dụng cho đường kính ống như thế nào? Có thể tăng hoặc giảm đường kính ống cho phù hợp hay không
Cần quan tâm đến xuất xứ hàng hóa và thương hiệu sản phẩm
Xem khả năng tài chính cho phù hợp để lựa chọn

Kết luận về bài viết lưu lượng là gì

Trên đây là toàn bộ nội dung bài viết về lưu lượng là gì mà chúng tôi đã trình bày ở trên. Trong bài viết cũng có đề cập đến phương pháp đo lưu lượng và cách lựa chọn thiết bị đo phù hợp cho nhu cầu sử dụng

Ngành công nghiệp hiện nay ngày càng phát triển, các phương pháp đo lưu lượng ngày càng được củng cố và sản xuất ra các thiết bị một cách chính xác nhất để thuận tiện cho việc đo lưu lượng của các loại lưu chất sử dụng

Bài viết trên đã trả lời cho các bạn các câu hỏi thắc mắc về khái niệm lưu lượng rồi phải không ạ. Hy vọng bài viết có thể bổ sung thêm kiến thức cho các bạn cần tìm hiểu và quan tâm đến lĩnh vực này

Mọi ý kiến đóng góp vui lòng liên hệ với chúng tôi https://vancongnghiepvn.net/. Xin chào và hẹn gặp lại ở các bài viết tiếp theo!

2.5/5 - (49 bình chọn)

Lưu lượng là gì?