Hệ thống đường ống được thiết kế để đáp ứng tốc độ dòng chảy và áp suất chất lỏng cụ thể tại các điểm nối quan trọng trong ứng dụng công nghiệp. Nếu áp lực quá lớn hoặc không đủ, các vấn đề vận hành có thể phát sinh dẫn đến những chi phí có thể tránh được.

Là một phần của việc này, các kỹ sư công nghiệp phải tính đến tổn thất áp suất (hoặc giảm áp suất). Tổn thất áp suất là kết quả của lực ma sát tác dụng lên chất lỏng trong hệ thống đường ống, cản trở dòng chảy của nó. Khi tổn thất áp suất tăng lên, năng lượng mà hệ thống bơm yêu cầu để bù đắp cũng tăng lên, dẫn đến chi phí vận hành lớn hơn.

Điều phức tạp hơn nữa là một số yếu tố ảnh hưởng đến tổn thất áp suất có thể thay đổi theo tuổi thọ của hệ thống đường ống. Trong một số trường hợp, việc cân nhắc về thiết kế phải được thực hiện trước để tính đến những ảnh hưởng sẽ không xuất hiện trong vòng 5 đến 10 năm.

Vậy làm thế nào một quy trình công nghiệp có thể thực sự tối ưu hóa hệ thống đường ống của mình để giảm áp suất hiện tại và trong suốt vòng đời của hệ thống? Câu trả lời bắt đầu bằng việc hiểu được điều gì ảnh hưởng đến tổn thất áp suất.

Nguyên nhân gây mất áp suất trong đường ống?

Tùy thuộc vào hệ thống, có một số lực cạnh tranh hoạt động để giảm hoặc tăng áp suất chất lỏng từ đầu này sang đầu kia. Để tối ưu hóa một hệ thống, cần tính đến các yếu tố sau.

Các yếu tố không đổi: Những yếu tố này sẽ không đổi trong suốt vòng đời của hệ thống.

• Trọng lực: Việc tăng và giảm độ cao sẽ lần lượt gây ra tổn thất và tăng áp suất của hệ thống. Điều quan trọng là phải hiểu tác động thực sự của sự thay đổi độ cao đối với áp suất hệ thống.
• Đường ống và van: Trong toàn bộ hệ thống đường ống, các phụ kiện, chỗ uốn cong, van, khe co giãn và bất kỳ thay đổi nào về hướng sẽ dẫn đến ma sát gây ra tổn thất áp suất.
• Kích thước ống: Đường kính ống có ảnh hưởng nghịch đảo đến áp suất. Nước ép qua 8-in. Ống Schedule 80 sẽ thoát ra khỏi đường ống với áp suất thấp hơn nhiều so với cùng một lượng nước được đẩy qua ống 4 in. Lên lịch 80 ống trong cùng khoảng thời gian.

Các yếu tố thay đổi: Những yếu tố này có thể dao động trong suốt vòng đời của hệ thống đường ống.

• Lực ma sát vật liệu: Mọi vật liệu đường ống được sử dụng trong toàn bộ hệ thống đường ống đều có hệ số ma sát hoặc thước đo độ nhám làm chậm chất lỏng. Bề mặt vật liệu càng mịn thì hệ số ma sát Hazen Williams càng cao và chất lỏng càng dễ đi qua nó. Tùy thuộc vào vật liệu, hệ số này có thể thay đổi theo thời gian. Ví dụ: Corzan ® CPVC có Hệ số C Hazen Williams là 150 trong suốt vòng đời của ống, so với ống gang mới, có Hệ số C là 120 khi lắp đặt, nhưng có thể giảm xuống 60-80 theo thời gian bị mòn hoặc rỗ.
• Ăn mòn: Xảy ra khi các ion tích điện trong chất lỏng ăn mòn vật liệu kim loại gây ra các vết rỗ dọc theo bề mặt đường ống hoặc tại các khớp nối. Rỗ này làm chậm dòng chất lỏng.
• Tỉ lệ: Xảy ra khi các ion bị hút vào bề mặt kim loại tích tụ dọc theo hệ thống, thường là xung quanh các đường nối hoặc mặt bích. Khi cặn xảy ra, nó làm hạn chế dòng chất lỏng và tăng áp suất trong đường ống.

Cách tính tổn thất áp suất trong hệ thống đường ống

Phương trình Hazen-Williams thường được sử dụng để tính toán tổn thất áp suất trong hệ thống đường ống. Tuy nhiên, phương trình Darcy-Weisbach thường được ưa chuộng hơn cho các hệ thống đường ống công nghiệp.

Mặc dù phương trình Hazen-Williams có thể áp dụng cho nhiều hệ thống, nhưng nó đưa ra các giả định có thể không áp dụng cho tất cả các ứng dụng công nghiệp, cụ thể là chất lỏng là nước và nhiệt độ chất lỏng là 73°F (22,8°C).

Phương trình Darcy-Weisbach cho phép linh hoạt khi nói đến chất lỏng và nhiệt độ.

Cách tối ưu hóa hệ thống đường ống công nghiệp

Cách hiệu quả nhất để tối ưu hóa áp suất chất lỏng trong hệ thống công nghiệp là điều chỉnh đường kính ống. Nó cũng là một trong những cách dễ kiểm soát nhất.

Tuy nhiên, để xác định kích thước ống một cách hiệu quả, cần kiểm soát những yếu tố có thể thay đổi theo thời gian. Ví dụ, trong một hệ thống đường ống kim loại, đường kính đường ống có thể cần phải rộng hơn mức cần thiết ban đầu vì cần phải tính đến ma sát vật liệu và một số hiện tượng ăn mòn và/hoặc đóng cặn.

Ngược lại, một hệ thống đường ống công nghiệp chỉ định vật liệu Corzan ® CPVC có thể loại bỏ những ảnh hưởng này cho phép chỉ định đường ống hẹp hơn:

• CPVC có một trong những Yếu tố C Hazen-Williams tốt nhất so với bất kỳ vật liệu đường ống nào và nó duy trì yếu tố đó trong suốt vòng đời của hệ thống đường ống.
• CPVC có khả năng chống ăn mòn vì nó trơ với các axit, bazơ và muối ăn mòn đường ống kim loại.
• CPVC không cho phép co giãn vì các ion liên kết với đường ống kim loại không bị thu hút bởi nhựa nhiệt dẻo.

Bạn quan tâm đến khả năng của hệ thống đường ống công nghiệp Corzan trong việc giảm ma sát gây ra trên chất lỏng của bạn? Đội ngũ chuyên gia kỹ thuật và sản phẩm của chúng tôi sẵn sàng tư vấn miễn phí nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào hoặc các dự án sắp tới mà bạn muốn thảo luận.

https://www.corzan.com/blog/how-to-optimize-an-industrial-piping-system-for-pressure-loss