Tính kích thước ống gió
Nhập lưu lượng gió và một trong ba giá trị: tổn thất ma sát (phương pháp ma sát đồng đều), vận tốc hoặc đường kính, bạn sẽ có ngay đường kính ống gió tròn, kích thước ống chữ nhật, vận tốc và áp suất động. Công thức cùng số liệu thay vào nằm ở mục "Các bước tính" dưới kết quả; hằng số và nguồn nằm ở mục "Cơ sở tính toán" phía dưới trang.
Bảng kích thước ống gió theo lưu lượng (ma sát đồng đều 1 Pa/m)
Tính bằng giá trị mặc định của công cụ ở trên (ma sát 1,0 Pa/m, khoảng 0,1 mmH₂O/m; thép mạ kẽm, ε 0,09 mm; không khí 20 °C). Đường kính tròn và vận tốc cho đúng 1 Pa/m; đường kính chuẩn và kích thước ống chữ nhật được làm tròn lên theo bước 50 mm.
| Lưu lượng gió m³/h | Lưu lượng gió CFM | Đường kính tròn mm | Vận tốc gió m/s | Đường kính chuẩn mm | Chữ nhật 1 : 1, mm | Chữ nhật 2 : 1, mm | Chữ nhật 3 : 1, mm |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 500 | 294.3 | 210 | 3.99 | 250 | 200 × 200 | 300 × 150 | 350 × 150 |
| 1 000 | 588.6 | 273 | 4.75 | 300 | 250 × 250 | 400 × 200 | 450 × 150 |
| 2 000 | 1 177 | 354 | 5.65 | 400 | 350 × 350 | 500 × 250 | 600 × 200 |
| 3 000 | 1 766 | 412 | 6.24 | 450 | 400 × 400 | 550 × 300 | 700 × 250 |
| 5 000 | 2 943 | 500 | 7.07 | 550 | 500 × 500 | 700 × 350 | 850 × 300 |
| 7 500 | 4 414 | 583 | 7.81 | 600 | 550 × 550 | 800 × 400 | 1 000 × 350 |
| 10 000 | 5 886 | 650 | 8.37 | 650 | 600 × 600 | 900 × 450 | 1 100 × 400 |
| 15 000 | 8 829 | 758 | 9.24 | 800 | 700 × 700 | 1 000 × 500 | 1 250 × 450 |
| 20 000 | 11 770 | 845 | 9.90 | 850 | 800 × 800 | 1 150 × 600 | 1 400 × 500 |
Kích thước ống chữ nhật cho cùng tổn thất ma sát ở cùng lưu lượng gió (đường kính tương đương Huebscher), tính bằng rộng × cao mm. Với lưu lượng gió, tổn thất ma sát hay tỷ lệ cạnh khác, hãy dùng công cụ tính ở trên.
Cơ sở tính toán
Tổn thất ma sát trong ống gió tròn lấy từ công thức Darcy-Weisbach với hệ số ma sát Colebrook. Khi chọn kích thước theo tổn thất ma sát, công cụ tìm đường kính cho ra đúng R đó; ống chữ nhật được quy đổi theo đường kính tương đương hình tròn, có cùng tổn thất ma sát ở cùng lưu lượng gió.
| Mục | Công thức | Giải thích · cơ sở |
|---|---|---|
| Tổn thất ma sát (Darcy-Weisbach) | R = Δp/L = (f / D) · ρV²/2 | R tính bằng Pa/m, D bằng m, ρ bằng kg/m³, V bằng m/s. Công thức Darcy trong chương Duct Design của ASHRAE |
| Hệ số ma sát (Colebrook) | 1/√f = −2 log₁₀( ε/(3,7 D) + 2,51/(Re √f) ) | Re ≥ 2300. f nằm ở cả hai vế nên phải giải lặp (xuất phát từ giá trị ước lượng Haaland, đến khi thay đổi tương đối 10⁻¹²). Vùng chuyển tiếp 2300 đến 4000 cũng dùng công thức này, nên tổn thất được lấy thiên về lớn |
| Hệ số ma sát (chảy tầng) | f = 64 / Re | Re < 2300 (Hagen-Poiseuille); được đánh dấu là chảy tầng trong kết quả |
| Số Reynolds, áp suất động | Re = V·D / ν, Pv = ρV²/2 | V = Q / A, A = πD²/4 |
| Khối lượng riêng không khí | ρ = p / (R_da · T) | Không khí khô, p = 101,325 kPa, R_da = 287,042 J/(kg·K) (ASHRAE 2017 chương 1, cùng hằng số với công cụ tính đồ thị không khí ẩm). 1,204 kg/m³ ở 20 °C |
| Độ nhớt (Sutherland) | μ = μ₀ (T/T₀)^1,5 · (T₀ + S)/(T + S), ν = μ/ρ | Không khí: μ₀ = 1,716 × 10⁻⁵ Pa·s, T₀ = 273,15 K, S = 110,4 K (White). Ở 20 °C, ν = 1,506 × 10⁻⁵ m²/s, sai lệch dưới 1 % so với các bảng thông số thông dụng |
| Đường kính tương đương của ống chữ nhật (Huebscher) | De = 1,30 (a·b)^0,625 / (a + b)^0,25 | Đường kính tròn có cùng tổn thất ma sát với cùng lưu lượng gió và chiều dài (chương Duct Design của ASHRAE). Ví dụ: 400 × 200 mm cho 305 mm. Vận tốc thực trong ống chữ nhật là Q/(a·b) |
| Kích thước tiêu chuẩn | D, a, b → ⌈x / 50⌉ × 50 mm | Đường kính tròn và cả hai cạnh ống chữ nhật được làm tròn lên theo bước 50 mm (chỉ cạnh còn lại nếu cố định một cạnh). Đường kính tương đương chỉ tăng khi một cạnh tăng, nên kết quả bằng hoặc lớn hơn giá trị tính và tổn thất ma sát không vượt giá trị nhập. Sau đó vận tốc và tổn thất được tính lại. Hãy đối chiếu danh mục kích thước của nhà sản xuất |
| Giới hạn của ống chữ nhật | 1 ≤ a/b ≤ 8, cạnh ngắn ≥ 50 mm | Trên 4 : 1 sẽ có cảnh báo (cùng tiết diện mà chu vi lớn hơn thì ma sát và vật liệu tăng). Trên 8 : 1, hoặc cạnh ngắn dưới 50 mm, công cụ không tính |
Độ nhám vật liệu ε
Các giá trị theo nhóm độ nhám trong Bảng 1 của chương Duct Design, ASHRAE Handbook Fundamentals (SI) (Smooth 0,03, Medium smooth 0,05, Average 0,09, Medium rough 0,9, Rough 3,0 mm). Mỗi vật liệu là vật liệu mà chính bảng đó xếp vào nhóm tương ứng. Cùng một vật liệu có thể khác nhau tùy khoảng cách mối nối và chất lượng thi công, nên các giá trị khác hãy nhập bằng "Nhập độ nhám".
| Vật liệu | ε (mm) | Nhóm ASHRAE |
|---|---|---|
| Thép mạ kẽm | 0.09 | Average (trung bình) |
| Ống nhẵn (ống kéo, ống PVC) | 0.03 | Smooth (nhẵn) |
| Thép thương mại | 0.05 | Medium smooth (khá nhẵn) |
| Ống gió bông thủy tinh | 0.9 | Medium rough (khá nhám) |
| Ống gió mềm (kéo căng hoàn toàn) | 3.0 | Rough (nhám) |
Tính chất không khí (không khí khô, 101,325 kPa)
| Nhiệt độ °C | Khối lượng riêng ρ kg/m³ | Độ nhớt động lực μ Pa·s | Độ nhớt động học ν m²/s |
|---|---|---|---|
| −20 | 1.3944 | 1.615 × 10⁻⁵ | 1.158 × 10⁻⁵ |
| 0 | 1.2923 | 1.716 × 10⁻⁵ | 1.328 × 10⁻⁵ |
| 20 | 1.2042 | 1.813 × 10⁻⁵ | 1.506 × 10⁻⁵ |
| 40 | 1.1272 | 1.907 × 10⁻⁵ | 1.692 × 10⁻⁵ |
| 60 | 1.0596 | 1.999 × 10⁻⁵ | 1.886 × 10⁻⁵ |
Chọn vận tốc gió và tổn thất ma sát
Nhiều giáo trình HVAC chia ống gió thành ống gió tốc độ thấp (vận tốc từ 15 m/s trở xuống) và ống gió tốc độ cao (nhanh hơn). Công cụ này cảnh báo khi vận tốc trong ống tròn hoặc ống chữ nhật vượt quá 15 m/s.
Phương pháp ma sát đồng đều chọn đường kính mọi đoạn theo tổn thất ma sát trên mỗi mét đã chọn cho ống chính (thường là 0,1 mmH₂O/m, khoảng 1 Pa/m). Với mỗi đoạn, chỉ cần đổi lưu lượng gió.
Ví dụ tính
Lưu lượng gió 10.000 m³/h, tổn thất ma sát 1,0 Pa/m, thép mạ kẽm (ε 0,09 mm), không khí 20 °C: Q = 2,778 m³/s, D = 649,9 mm, V = 8,37 m/s, Re = 361.000, f = 0,0154. Làm tròn lên 650 mm.
Nếu đổi cùng ống gió này thành ống chữ nhật tỷ lệ 2 : 1 thì được 853 × 427 mm, hoặc 900 × 450 mm khi cả hai cạnh được làm tròn lên theo bước 50 mm (đường kính tương đương 686 mm, vận tốc thực 6,86 m/s, tổn thất ma sát 0,77 Pa/m).
Nguồn
- ASHRAE Handbook, Fundamentals (SI), chương Duct Design: công thức Darcy và Colebrook, Bảng 1 độ nhám, đường kính tương đương hình tròn theo Huebscher
- Colebrook, C. F. (1939), Turbulent flow in pipes, Journal of the Institution of Civil Engineers 11
- Huebscher, R. G. (1948), Friction equivalents for round, square and rectangular ducts, ASHVE Transactions 54
- Haaland, S. E. (1983), Simple and explicit formulas for the friction factor in turbulent pipe flow, Journal of Fluids Engineering 105 (giá trị xuất phát và kiểm tra)
- White, F. M., Viscous Fluid Flow: hằng số Sutherland cho không khí
Câu hỏi thường gặp
Chọn kích thước ống gió theo lưu lượng gió như thế nào?
Với phương pháp ma sát đồng đều, hãy chọn tổn thất ma sát trên mỗi mét cho ống chính (thường 1 Pa/m, khoảng 0,1 mmH₂O/m) rồi tính kích thước từng đoạn theo lưu lượng gió của đoạn đó. Ví dụ 10.000 m³/h (khoảng 5886 CFM) ở 1 Pa/m với thép mạ kẽm cho ống tròn 650 mm (8,37 m/s), hoặc 900 × 450 mm với tỷ lệ 2 : 1. Bảng ở trên liệt kê các lưu lượng gió phổ biến.
Vận tốc gió trong ống gió nên chọn bao nhiêu?
Nhiều giáo trình HVAC gọi ống gió đến 15 m/s là tốc độ thấp và nhanh hơn là tốc độ cao; công cụ này cảnh báo khi vượt 15 m/s. Với tổn thất ma sát đồng đều 1 Pa/m, vận tốc tăng từ khoảng 4 đến 10 m/s khi lưu lượng đi từ 500 đến 20.000 m³/h, như trong bảng ở trên.
Đổi ống gió chữ nhật sang ống tròn như thế nào?
Dùng đường kính tương đương theo Huebscher, De = 1,30 (ab)^0,625 / (a + b)^0,25, cho cùng tổn thất ma sát ở cùng lưu lượng gió. Ống 900 × 450 mm cho khoảng 686 mm. Đây không phải là đường kính có cùng diện tích tiết diện.
0,1 mmH₂O/m và 1 Pa/m có phải là cùng một giá trị không?
Gần bằng nhau. 0,1 mmH₂O/m = 0,98 Pa/m và 1 Pa/m = 0,102 mmH₂O/m (tính theo inWG: 1 Pa/m = 0,1224 inWG trên 100 ft). Trong thực tế, hai giá trị này thường được xem là cùng một mức chọn.
Cập nhật lần cuối 2026-10-12.