Áp suất mở van 1 chiều (cracking pressure) là thông số ít người để ý khi mua van, nhưng lại quyết định van có mở được trong hệ áp thấp hay không, có đóng kín khi dừng bơm hay không, và bơm phải tốn thêm bao nhiêu năng lượng. Bài viết giải thích áp suất mở là gì, khác áp suất làm việc thế nào, các yếu tố làm nó thay đổi và cách đọc thông số này trên catalogue. Kiến thức nền về cấu tạo, nguyên lý có trong bài van 1 chiều nhựa là gì.
Áp suất mở van 1 chiều là gì?
Áp suất mở là chênh lệch áp suất tối thiểu giữa đầu vào và đầu ra để bộ phận đóng (lá, đĩa, côn hoặc bi) bắt đầu nhấc khỏi đế và cho dòng chảy đi qua. Đây là áp suất chênh, không phải áp suất trong ống. Một van có áp suất mở 0,05 bar sẽ mở khi phía vào cao hơn phía ra 0,05 bar, dù ống đang chịu 1 bar hay 6 bar.
Áp suất mở của van 1 chiều thường rất nhỏ, nên catalogue hay ghi bằng bar, mbar, psi hoặc mét cột nước. Một số quy đổi gần đúng:
- 1 bar ≈ 10,2 m cột nước ≈ 14,5 psi.
- 0,1 bar ≈ 1 m cột nước.
- 1 psi ≈ 0,069 bar ≈ 0,7 m cột nước.
Áp suất mở khác áp suất làm việc như thế nào?
Nhiều người nhầm áp suất mở với áp suất làm việc (PN). Thực tế một chiếc van 1 chiều liên quan tới ít nhất bốn mức áp suất khác nhau:
| Thông số | Ý nghĩa | Độ lớn điển hình |
|---|---|---|
| Áp suất mở (cracking pressure) | Chênh áp để bộ phận đóng bắt đầu nhấc khỏi đế | Vài mbar đến vài chục mbar ở các ví dụ bên dưới |
| Áp suất mở hoàn toàn (full stroke) | Chênh áp để van mở hết hành trình | Lớn hơn hoặc bằng áp suất mở |
| Áp suất ngược để đóng kín | Áp suất ngược tối thiểu để van kín hoàn toàn khi dòng đảo chiều | Khoảng 0,2–0,35 bar ở các ví dụ bên dưới |
| Áp suất làm việc (PN) | Áp suất tối đa thân van chịu được lâu dài ở nhiệt độ quy định | Ví dụ PN10, PN16 ở 20 °C |
Áp suất làm việc nói về độ bền của thân van; áp suất mở và áp suất đóng kín nói về cách van vận hành. Một van PN16 vẫn có thể rò ngược nếu áp suất ngược thấp hơn mức đóng kín của nó. Ví dụ từ datasheet chính hãng:
- GF ghi van côn Type 561 (không lò xo) kín hoàn toàn từ 0,2 bar áp ngược, ở cả phương đứng lẫn ngang.
- GF ghi van 1 chiều bi Type 360 kín từ cột nước tối thiểu 2 m.
- Asahi/America ghi van 1 chiều bi của hãng có mức đóng kín tối thiểu 5 psi (khoảng 0,34 bar).
Các yếu tố ảnh hưởng tới áp suất mở
1. Lò xo
Lò xo ép bộ phận đóng vào đế, nên van lò xo luôn cần chênh áp lớn hơn để mở. Datasheet Type 561/562 của GF cho thấy rõ điều này:
| Model GF (lắp đứng) | Chênh áp bắt đầu nhấc côn | Ghi chú |
|---|---|---|
| Type 561 – không lò xo | 0,006–0,025 bar (tùy cỡ d16–d110) | Dành cho ứng dụng cần áp suất mở thấp |
| Type 562 – có lò xo | 0,04–0,08 bar (tùy cỡ d16–d110) | Hãng ghi lò xo bảo đảm kín ở mọi hướng lắp |
Như vậy, lò xo làm áp suất mở tăng lên vài lần nhưng đổi lại van đóng sớm hơn, kín hơn và lắp được nhiều hướng. Đây cũng là điểm khác biệt chính của van 1 chiều lò xo nhựa so với loại tự rơi.
2. Trọng lượng và vật liệu bộ phận đóng
Với van không lò xo lắp đứng, áp suất mở chủ yếu là lực cần để nâng trọng lượng đĩa, côn hoặc bi (trừ đi lực đẩy nổi của chất lỏng). Bộ phận đóng càng lớn, càng nặng thì áp suất mở càng cao; vì thế trong bảng GF ở trên, cỡ lớn có áp suất mở cao hơn cỡ nhỏ.
Vật liệu cũng quan trọng. GF công bố tỷ trọng vật liệu bộ phận đóng: ABS 1,03; PP 1,05; PVC-U 1,38; PVC-C 1,50; PVDF 1,78 g/cm³. Hãng lưu ý số liệu mở/đóng áp dụng cho nước (tỷ trọng khoảng 1); với lưu chất nặng hơn, bộ phận đóng có thể nổi và van không còn đóng được. Ví dụ, côn PP (1,05) có thể nổi trong dung dịch muối đậm đặc nặng hơn nó, trong khi côn PVDF (1,78) vẫn chìm.
3. Hướng lắp
Khi lắp ngang, trọng lượng bộ phận đóng gần như không chống lại dòng chảy, nên áp suất mở giảm mạnh. GF ghi rõ: số liệu mở áp dụng cho lắp đứng (vị trí khuyến nghị), lắp ngang thì van mở ở chênh áp thấp hơn nhiều. Catalogue van 1 chiều wafer Type 369 của GF (bản Mỹ) cho ví dụ cụ thể với cỡ 1½”–6″:
| Hướng lắp | Không lò xo | Có lò xo |
|---|---|---|
| Đứng | 0,15 psi (≈ 0,010 bar) | 0,44 psi (≈ 0,030 bar) |
| Ngang | 0,01 psi (≈ 0,001 bar) | 0,29 psi (≈ 0,020 bar) |
Cùng catalogue ghi van này cần cột nước tối thiểu 6,5 ft (khoảng 2 m) để kín. Nghĩa là áp suất mở thấp và độ kín ở áp ngược thấp là hai chuyện khác nhau, cần xem cả hai.
Áp suất mở và tổn thất áp
Áp suất mở chỉ là ngưỡng để van bắt đầu hé. Khi dòng chảy ổn định, cái bơm phải “trả” là tổn thất áp qua van, phụ thuộc lưu lượng và hệ số lưu lượng Kv (hoặc Cv) của van. Với nước, có thể ước tính:
Δp (bar) ≈ (Q / Kv)², trong đó Q là lưu lượng (m³/h), Kv là lưu lượng qua van khi chênh áp 1 bar (m³/h).
Ví dụ: GF công bố Kv100 của Type 561/562 cỡ d32 (DN25) là 28 m³/h. Ở lưu lượng 6 m³/h, tổn thất áp khoảng (6/28)² ≈ 0,046 bar, tức gần 0,5 m cột nước. Nếu catalogue ghi Cv (gallon/phút), có thể đổi gần đúng Kv ≈ 0,865 × Cv.
Cần lưu ý Kv100 là giá trị khi van mở hết. GF ghi vận tốc dòng tối thiểu để côn mở hết hành trình khoảng 0,7–1,0 m/s tùy cỡ. Nếu lưu lượng thực quá nhỏ so với cỡ van, bộ phận đóng chỉ hé một phần, tổn thất áp lớn hơn tính toán và dễ rung, gõ. Vì vậy chọn van 1 chiều theo lưu lượng thực, không nhất thiết theo đúng cỡ ống.
Khi nào cần áp suất mở thấp, khi nào cần cao hơn?
Nên chọn áp suất mở thấp
- Hệ tự chảy hoặc cột áp thấp: bồn cao cấp xuống, nước chảy tràn, thoát nước, nơi chênh áp khả dụng chỉ vài chục cm cột nước.
- Phía hút của bơm và rọ bơm: mỗi phần áp suất mất ở đầu hút đều làm giảm khả năng hút của bơm, dễ gây xâm thực.
- Bơm công suất nhỏ, lưu lượng thấp: van cần mở được với dòng yếu.
- Lắp đứng, dòng đi lên: trọng lực đã giúp van đóng, không nhất thiết cần thêm lò xo.
Nên chọn áp suất mở cao hơn (có lò xo)
- Cần kín ở mọi hướng lắp, kể cả ngang hoặc vị trí khó bảo đảm dòng đi lên.
- Cần đóng nhanh để giảm va đập: lò xo kéo bộ phận đóng về đế trước khi dòng ngược kịp tăng tốc, giảm tiếng gõ và búa nước. Nguyên nhân và cách khắc phục tiếng kêu được phân tích trong bài vì sao van 1 chiều nhựa kêu to khi vận hành.
- Dòng chảy dao động, nhịp đập như sau bơm piston, bơm màng, nơi van không lò xo dễ rung lắc.
- Hạn chế chảy tràn do chênh cao nhỏ khi bơm dừng. Nếu cần giữ một áp suất đầu ra xác định (ví dụ cho bơm định lượng), hãy dùng van giữ áp chuyên dụng, không dùng van 1 chiều thay thế.
Bảng so sánh tổng quát giữa hai kiểu lá lật và lò xo có trong bài so sánh van một chiều lò xo và lá lật nhựa. Riêng van bi, xem bài van 1 chiều dạng bi nhựa.
Cách đọc áp suất mở trên catalogue
Mỗi hãng trình bày khác nhau, nhưng thường gặp các cụm sau:
- Cracking pressure / Opening pressure: áp suất mở.
- Differential pressure for lifting the cone/disc: chênh áp bắt đầu nhấc bộ phận đóng (cách GF ghi).
- Differential pressure for full stroke: chênh áp để mở hết.
- Leak-tight starting at / Minimum shutoff / Minimum water column for sealing: áp suất ngược tối thiểu để kín.
- Kv, Cv: hệ số lưu lượng, dùng để tính tổn thất áp.
Khi đọc, hãy kiểm tra bốn điều:
- Đơn vị: bar, mbar, psi hay ft/m cột nước. Quy đổi về cùng đơn vị trước khi so sánh hai hãng.
- Hướng lắp áp dụng: số liệu đo khi lắp đứng hay ngang. GF ghi số liệu cho phương đứng; lắp ngang sẽ khác.
- Lưu chất thử: thường là nước. Lưu chất nặng hoặc nhớt hơn sẽ làm thay đổi điều kiện mở và đóng.
- Có lò xo hay không, lò xo loại nào: cùng thân van, bản có lò xo và không lò xo có áp suất mở khác hẳn nhau.
Nếu catalogue không ghi áp suất mở, hãy hỏi nhà cung cấp. Với hệ áp thấp, đừng giả định mọi van 1 chiều đều mở và kín như nhau.
Câu hỏi thường gặp
Áp suất mở van 1 chiều bao nhiêu là bình thường?
Tùy kiểu van. Theo datasheet GF, van côn không lò xo mở ở khoảng 0,006–0,025 bar khi lắp đứng, bản có lò xo khoảng 0,04–0,08 bar. Hãy xem đúng catalogue của model định mua.
Áp suất mở có phải là áp suất làm việc của van không?
Không. Áp suất mở là chênh áp nhỏ để van bắt đầu mở; áp suất làm việc (PN) là áp suất tối đa thân van chịu được lâu dài ở nhiệt độ quy định.
Vì sao van 1 chiều lắp ngang mở dễ hơn lắp đứng?
Khi lắp ngang, trọng lượng bộ phận đóng không đè ngược chiều dòng chảy như khi lắp đứng, nên chỉ cần chênh áp nhỏ hơn. Tuy vậy, van không lò xo lắp ngang có thể đóng kém kín hơn.
Van có áp suất mở thấp có bị rò ngược không?
Có thể, nếu áp suất ngược thấp hơn mức đóng kín mà hãng công bố, ví dụ 0,2 bar với GF Type 561. Áp suất mở thấp không đồng nghĩa với kín tốt ở áp ngược thấp.
Làm sao giảm tổn thất áp qua van 1 chiều?
Chọn van có Kv phù hợp với lưu lượng, bảo đảm dòng đủ để van mở hết, lắp đúng hướng và chừa đoạn ống thẳng trước sau van. Chỉ dùng lò xo khi thật sự cần.
Nhận tư vấn và báo giá van 1 chiều nhựa V-ON
Bạn chưa chắc nên chọn van lò xo hay loại tự rơi cho hệ của mình? Gửi cho V-ON lưu lượng, cột áp, hướng lắp, lưu chất và nhiệt độ; chúng tôi sẽ tư vấn kiểu van, vật liệu và gửi báo giá.
- Hotline/Zalo: 0346.223.238
- Email: vanongnhua.com@gmail.com
Nguồn tham khảo
- GF Piping Systems – Technical Datasheet Type 561/562 Cone Check Valve.
- Asahi/America – Ball Check Valve Data Sheet.
- GF Piping Systems – Valve catalog (bản Mỹ), mục Type 369 Wafer Check Valve và Type 360 Ball Check Valve.
