Tính kích thước ống nước (chọn đường kính ống)
Nhập lưu lượng nước và một trong hai giá trị: tổn thất ma sát hoặc vận tốc, bạn sẽ có ngay đường kính trong cần thiết, cỡ ống danh nghĩa đề xuất cùng vận tốc và tổn thất ma sát thực tế của cỡ đó. Bạn cũng có thể tự chọn một cỡ ống để kiểm tra. Công thức cùng số liệu thay vào nằm ở mục "Các bước tính" dưới kết quả; bảng kích thước, hằng số và nguồn nằm ở mục "Cơ sở tính toán" phía dưới trang.
Kiểm tra đọng sương trên ống bảo ôn Kiểm tra bề mặt ống nước lạnh đã bọc bảo ôn có đọng sương hay không và tính chiều dày bảo ôn tối thiểu để không đọng, theo vật liệu và lớp bọc ngoài.
Bảng chọn kích thước ống nước (lưu lượng theo cỡ ống)
Dùng cùng công thức với công cụ tính ở trên (Darcy-Weisbach, nước 20 °C, độ nhám mặc định của từng loại ống): với mỗi cỡ ống, tính lưu lượng cho tổn thất ma sát 300 Pa/m (giá trị mặc định của công cụ) cùng vận tốc tương ứng, và lưu lượng ở giới hạn thông lệ của ASHRAE (1,2 m/s với cỡ 50A (DN 50) trở xuống, và 400 Pa/m với cỡ lớn hơn). Độ nhám ε: thép SGP 0,046 mm, đồng 0,0015 mm. Ở một số hàng, như ống đồng 50A, lưu lượng ở 300 Pa/m lớn hơn lưu lượng ở giới hạn ASHRAE, nên hãy lấy giá trị nhỏ hơn trong hai mức.
| Cỡ ống | Đường kính trong mm | Lưu lượng ở 300 Pa/m L/min | Cùng lưu lượng m³/h | Vận tốc m/s | Lưu lượng ở giới hạn ASHRAE L/min | Căn cứ giới hạn |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Ống thép carbon SGP (JIS G 3452) | ||||||
| 15A | 16.1 | 6.3 | 0.38 | 0.52 | 14.7 | 1.2 m/s |
| 20A | 21.6 | 14.0 | 0.84 | 0.64 | 26.4 | 1.2 m/s |
| 25A | 27.6 | 27.1 | 1.63 | 0.76 | 43.1 | 1.2 m/s |
| 32A | 35.7 | 54.2 | 3.25 | 0.90 | 72.1 | 1.2 m/s |
| 40A | 41.6 | 81.7 | 4.90 | 1.00 | 97.9 | 1.2 m/s |
| 50A | 52.9 | 155 | 9.31 | 1.18 | 158 | 1.2 m/s |
| 65A | 67.9 | 302 | 18.10 | 1.39 | 351 | 400 Pa/m |
| 80A | 80.7 | 477 | 28.62 | 1.55 | 555 | 400 Pa/m |
| 90A | 93.2 | 699 | 41.93 | 1.71 | 813 | 400 Pa/m |
| 100A | 105.3 | 965 | 57.91 | 1.85 | 1 123 | 400 Pa/m |
| 125A | 130.8 | 1 712 | 102.70 | 2.12 | 1 990 | 400 Pa/m |
| 150A | 155.2 | 2 687 | 161.22 | 2.37 | 3 122 | 400 Pa/m |
| Ống đồng loại L (ASTM B88) | ||||||
| 15A (1/2) | 13.8 | 4.4 | 0.27 | 0.49 | 10.8 | 1.2 m/s |
| 20A (3/4) | 19.9 | 12.0 | 0.72 | 0.64 | 22.5 | 1.2 m/s |
| 25A (1) | 26.0 | 24.8 | 1.49 | 0.78 | 38.3 | 1.2 m/s |
| 32A (1-1/4) | 32.1 | 43.8 | 2.63 | 0.90 | 58.4 | 1.2 m/s |
| 40A (1-1/2) | 38.2 | 70.0 | 4.20 | 1.02 | 82.6 | 1.2 m/s |
| 50A (2) | 50.4 | 147 | 8.83 | 1.23 | 144 | 1.2 m/s |
| 65A (2-1/2) | 62.6 | 263 | 15.78 | 1.42 | 309 | 400 Pa/m |
| 80A (3) | 74.8 | 423 | 25.39 | 1.61 | 496 | 400 Pa/m |
| 100A (4) | 99.2 | 898 | 53.88 | 1.94 | 1 053 | 400 Pa/m |
Hãy chọn cỡ nhỏ nhất có lưu lượng trong bảng bằng hoặc lớn hơn lưu lượng thiết kế của bạn. Với nhiệt độ nước, loại ống hay lưu lượng khác, hãy dùng công cụ tính ở trên.
Cơ sở tính toán
Tổn thất ma sát lấy từ công thức Darcy-Weisbach với hệ số ma sát Colebrook, hoặc từ công thức Hazen-Williams. Khi chọn theo tổn thất ma sát hay vận tốc sẽ ra đường kính trong cần thiết; công cụ chọn cỡ nhỏ nhất trong bảng có đường kính trong không nhỏ hơn giá trị đó rồi tính lại bằng đường kính trong thực tế.
| 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 là đường kính trong tính bằng m, ρ bằng kg/m³, V bằng m/s. Công thức tổng quát cho mọi chất lỏng và nhiệt độ |
| Hệ số ma sát (Colebrook) | 1/√f = −2 log₁₀( ε/(3,7 D) + 2,51/(Re √f) ) | Re ≥ 2300. Cùng cách giải với công cụ tính ống gió (lặp từ giá trị ước lượng Haaland). 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 |
| Hazen-Williams (SI) | h/L = 10,67 Q^1,852 / (C^1,852 D^4,8704), R = ρ g h/L | Q tính bằng m³/s, D bằng m, h là tổn thất cột áp tính bằng m. Đây là công thức thực nghiệm cho dòng chảy rối của nước ở nhiệt độ thường: bỏ qua độ nhớt (nhiệt độ) và dòng chảy tầng. Thường dùng cho cấp nước và chữa cháy |
| Số Reynolds, vận tốc | Re = V·D / ν, V = Q / (πD²/4) | ν = μ/ρ. Khi chọn theo vận tốc, dùng D = √(4Q / (πV)) |
| Chọn cỡ ống | đường kính trong = đường kính ngoài − 2 × độ dày thành ≥ D | Cỡ nhỏ nhất thỏa điều kiện này được đề xuất và tính lại bằng đường kính trong thực tế của nó. Cỡ lớn hơn một bậc cũng được hiển thị |
| Đơn vị áp suất | 1 kPa/100 m = 10 Pa/m, 1 mmH₂O = 9,80665 Pa | Cùng quy ước với công cụ quy đổi đơn vị. 300 Pa/m = 30 kPa/100 m = 30,6 mmH₂O/m |
Bảng kích thước ống
Kích thước tính bằng mm, đường kính trong = đường kính ngoài − 2 × độ dày thành. Chỉ liệt kê những cỡ đã đối chiếu được với nguồn. Hãy đối chiếu với tiêu chuẩn hoặc bảng của nhà sản xuất trước khi đặt hàng, thi công.
Ống thép carbon SGP (JIS G 3452)
Đường kính ngoài và độ dày thành của ống thép carbon SGP theo JIS G 3452 (ống thép tiêu chuẩn JIS dùng cho đường ống).
| Cỡ ống | Đường kính ngoài mm | Độ dày thành mm | Đường kính trong mm |
|---|---|---|---|
| 15A | 21.7 | 2.8 | 16.1 |
| 20A | 27.2 | 2.8 | 21.6 |
| 25A | 34.0 | 3.2 | 27.6 |
| 32A | 42.7 | 3.5 | 35.7 |
| 40A | 48.6 | 3.5 | 41.6 |
| 50A | 60.5 | 3.8 | 52.9 |
| 65A | 76.3 | 4.2 | 67.9 |
| 80A | 89.1 | 4.2 | 80.7 |
| 90A | 101.6 | 4.2 | 93.2 |
| 100A | 114.3 | 4.5 | 105.3 |
| 125A | 139.8 | 4.5 | 130.8 |
| 150A | 165.2 | 5.0 | 155.2 |
| 175A | 190.7 | 5.3 | 180.1 |
| 200A | 216.3 | 5.8 | 204.7 |
| 225A | 241.8 | 6.2 | 229.4 |
| 250A | 267.4 | 6.6 | 254.2 |
| 300A | 318.5 | 6.9 | 304.7 |
Ống đồng loại L (ASTM B88)
Ống đồng ASTM B88 Type L. Kích thước theo inch (ví dụ đường kính ngoài 0,625 in) được đổi sang mm bằng cách nhân với 25,4, kèm tên cỡ ống kiểu ký hiệu A (1/2 in ứng với 15A (DN 15)). Chưa đối chiếu được bảng kích thước gốc của tiêu chuẩn địa phương.
| Cỡ ống | Đường kính ngoài mm | Độ dày thành mm | Đường kính trong mm |
|---|---|---|---|
| 15A (1/2) | 15.88 | 1.02 | 13.84 |
| 20A (3/4) | 22.23 | 1.14 | 19.94 |
| 25A (1) | 28.58 | 1.27 | 26.04 |
| 32A (1-1/4) | 34.92 | 1.4 | 32.13 |
| 40A (1-1/2) | 41.28 | 1.52 | 38.23 |
| 50A (2) | 53.98 | 1.78 | 50.42 |
| 65A (2-1/2) | 66.68 | 2.03 | 62.61 |
| 80A (3) | 79.38 | 2.29 | 74.8 |
| 100A (4) | 104.78 | 2.79 | 99.19 |
Ống đồng loại M (ASTM B88)
Ống đồng ASTM B88 Type M (cùng đường kính ngoài với loại L, thành mỏng hơn).
| Cỡ ống | Đường kính ngoài mm | Độ dày thành mm | Đường kính trong mm |
|---|---|---|---|
| 15A (1/2) | 15.88 | 0.71 | 14.45 |
| 20A (3/4) | 22.23 | 0.81 | 20.6 |
| 25A (1) | 28.58 | 0.89 | 26.8 |
| 32A (1-1/4) | 34.92 | 1.07 | 32.79 |
| 40A (1-1/2) | 41.28 | 1.25 | 38.78 |
| 50A (2) | 53.98 | 1.47 | 51.03 |
| 65A (2-1/2) | 66.68 | 1.65 | 63.37 |
| 80A (3) | 79.38 | 1.83 | 75.72 |
| 100A (4) | 104.78 | 2.41 | 99.95 |
Ống inox Sch 10S (JIS G 3459)
Ống inox JIS G 3459, Sch 10S. Cỡ 90A không có vì chưa đối chiếu được.
| Cỡ ống | Đường kính ngoài mm | Độ dày thành mm | Đường kính trong mm |
|---|---|---|---|
| 15A | 21.7 | 2.1 | 17.5 |
| 20A | 27.2 | 2.1 | 23.0 |
| 25A | 34.0 | 2.8 | 28.4 |
| 32A | 42.7 | 2.8 | 37.1 |
| 40A | 48.6 | 2.8 | 43.0 |
| 50A | 60.5 | 2.8 | 54.9 |
| 65A | 76.3 | 3.0 | 70.3 |
| 80A | 89.1 | 3.0 | 83.1 |
| 100A | 114.3 | 3.0 | 108.3 |
| 125A | 139.8 | 3.4 | 133.0 |
| 150A | 165.2 | 3.4 | 158.4 |
| 200A | 216.3 | 4.0 | 208.3 |
| 250A | 267.4 | 4.0 | 259.4 |
| 300A | 318.5 | 4.5 | 309.5 |
Độ nhám ε (Darcy-Weisbach)
Giá trị vật liệu từ biểu đồ hệ số ma sát của Moody (1944), đổi sang mm. Độ nhám tăng theo tuổi ống và chất lượng nước, nên các giá trị khác hãy nhập bằng "Nhập độ nhám".
| Vật liệu | ε (mm) | Giá trị gốc của Moody |
|---|---|---|
| Thép thương mại | 0.046 | 0.00015 ft |
| Thép mạ kẽm | 0.15 | 0.0005 ft |
| Ống kéo (đồng, đồng thau) | 0.0015 | 0.000005 ft |
Hệ số C (Hazen-Williams)
Chương Pipe Sizing của ASHRAE Handbook Fundamentals nêu 150 cho ống nhựa và ống đồng, 140 cho ống thép mới, và 100 trở xuống cho ống bị ăn mòn nặng hoặc rất nhám. NFPA 13 (sprinkler) quy định 120 cho ống thép đường ống ướt và 150 cho ống đồng, inox và CPVC. C càng nhỏ thì tổn thất càng lớn.
| Ống | C | Nguồn |
|---|---|---|
| Thép 120 (NFPA 13) | 120 | NFPA 13 (ống thép đường ống ướt) |
| Thép mới 140 (ASHRAE) | 140 | ASHRAE (ống thép mới) |
| Thép bị ăn mòn 100 (ASHRAE) | 100 | ASHRAE (ống bị ăn mòn hoặc nhám), NFPA 13 (ống thép đường ống khô) |
| Đồng, inox, nhựa 150 | 150 | ASHRAE (ống nhựa, ống đồng), NFPA 13 (đồng, inox, CPVC) |
Tính chất của nước (101,325 kPa)
Khối lượng riêng theo IAPWS-95 và độ nhớt theo công thức IAPWS 2008. Công cụ nội suy bảng cách nhau 5 °C (5 đến 95 °C) trên bốn hàng gần nhất; sai số giữa các hàng không quá 0,02 %.
| Nhiệt độ °C | Khối lượng riêng ρ kg/m³ | Độ nhớt động lực μ mPa·s | Độ nhớt động học ν m²/s |
|---|---|---|---|
| 5 | 999.967 | 1.5182 | 1.518 × 10⁻⁶ |
| 10 | 999.702 | 1.3059 | 1.306 × 10⁻⁶ |
| 15 | 999.103 | 1.1376 | 1.139 × 10⁻⁶ |
| 20 | 998.207 | 1.0016 | 1.003 × 10⁻⁶ |
| 30 | 995.649 | 0.7972 | 8.007 × 10⁻⁷ |
| 40 | 992.216 | 0.6527 | 6.579 × 10⁻⁷ |
| 50 | 988.035 | 0.5465 | 5.531 × 10⁻⁷ |
| 60 | 983.196 | 0.4660 | 4.740 × 10⁻⁷ |
| 70 | 977.765 | 0.4036 | 4.127 × 10⁻⁷ |
| 80 | 971.790 | 0.3540 | 3.643 × 10⁻⁷ |
| 90 | 965.310 | 0.3142 | 3.255 × 10⁻⁷ |
| 95 | 961.888 | 0.2971 | 3.089 × 10⁻⁷ |
Chọn vận tốc và tổn thất ma sát
Chương Pipe Sizing của ASHRAE Handbook Fundamentals mô tả thông lệ thiết kế HVAC phổ biến là vận tốc từ 1,2 m/s trở xuống với ống từ 50 mm trở xuống và tổn thất ma sát từ 400 Pa/m trở xuống với ống lớn hơn. Một số tài liệu (Carrier 1960) bổ sung là không bao giờ vượt quá 4,6 m/s. Công cụ kiểm tra cỡ ống đề xuất và cỡ lớn hơn một bậc theo các mức này.
Giới hạn tiếng ồn và xói mòn phụ thuộc vật liệu ống, số giờ vận hành mỗi năm, và không khí hay hạt lẫn trong nước. Hãy xem chương đó và tài liệu của nhà sản xuất để biết con số.
Giá trị mặc định 300 Pa/m là ví dụ nằm trong mức 400 Pa/m. Chọn thấp hơn để giảm cột áp bơm, cao hơn để giảm cỡ ống.
Ví dụ tính
Lưu lượng 100 L/min, nước 20 °C, ống thép SGP (ε 0,046 mm), tổn thất ma sát 300 Pa/m, Darcy-Weisbach: Q = 1,667 × 10⁻³ m³/s, đường kính trong cần thiết 44,87 mm → đề xuất 50A (đường kính trong 52,9 mm): V = 0,758 m/s, Re = 39.979, f = 0,0245, R = 132,8 Pa/m (13,3 kPa/100 m, 13,5 mmH₂O/m). Cỡ lớn hơn một bậc, 65A: V = 0,460 m/s, R = 39,0 Pa/m.
Với Hazen-Williams và C = 120, đường kính trong cần thiết là 47,30 mm và 50A cho R = 173,9 Pa/m, lớn hơn Darcy khoảng 30 % với cùng một ống. Kết quả phụ thuộc nhiều vào C được chọn.
Nguồn
- ASHRAE Handbook, Fundamentals (SI), Pipe Sizing: Darcy-Weisbach và Colebrook, giá trị C tiêu biểu của Hazen-Williams, thông lệ thiết kế về vận tốc và tổn thất ma sát
- Moody, L. F. (1944), Friction factors for pipe flow, Transactions of the ASME 66: độ nhám vật liệu
- Colebrook, C. F. (1939), Turbulent flow in pipes, Journal of the Institution of Civil Engineers 11
- NFPA 13, Standard for the Installation of Sprinkler Systems: bảng giá trị C của Hazen-Williams
- IAPWS R6-95 (phương trình trạng thái của nước, khối lượng riêng), IAPWS R12-08 (độ nhớt của nước)
- JIS G 3452 ống thép carbon cho đường ống thông thường, JIS G 3459 ống thép không gỉ, ASTM B88 ống đồng liền mạch dẫn nước
Câu hỏi thường gặp
Giới hạn vận tốc cho ống nước lạnh là bao nhiêu?
Chương Pipe Sizing của ASHRAE Handbook Fundamentals nêu thông lệ phổ biến là từ 1,2 m/s trở xuống với ống đến 50 mm và từ 400 Pa/m trở xuống với ống lớn hơn, còn Carrier (1960) khuyến nghị không bao giờ vượt quá 4,6 m/s. Công cụ này kiểm tra cỡ ống đề xuất theo các mức đó.
Tìm kích thước ống từ lưu lượng như thế nào?
Chọn tổn thất ma sát (ví dụ 300 Pa/m) hoặc vận tốc, tính đường kính trong cần thiết, rồi lấy cỡ danh nghĩa nhỏ nhất bằng hoặc lớn hơn giá trị đó. Ví dụ: 100 L/min nước ở 20 °C trong ống thép SGP ở 300 Pa/m cần 44,87 mm, nên chọn 50A (đường kính trong 52,9 mm, 0,758 m/s, 132,8 Pa/m).
Cỡ ống thép SGP đối chiếu với cỡ ống đồng như thế nào?
Cỡ 15A tương ứng với ống đồng 1/2 inch, 20A với 3/4 inch và 25A với 1 inch. Đường kính ngoài và độ dày thành khác nhau nên đường kính trong và lưu lượng cho phép cũng khác nhau theo loại ống; hãy xem từng loại trong bảng ở trên.
Cập nhật lần cuối 2026-10-12.