1) Ống Pitot là gì?

Ống Pitot (Pitot tube) là cảm biến đo vận tốc điểm của dòng chảy dựa trên chênh lệch giữa áp suất toàn phần (stagnation/total pressure, \(P_t\)​) và áp suất tĩnh (\(P_s\)​). Phiên bản dùng phổ biến là Pitot–static (Prandtl tube) với hai cổng đo:

Cổng tổng hướng thẳng vào dòng → đo \(P_t\).

Cổng tĩnh đặt ngang hông → đo \(P_s\)​.

Chênh áp \(\Delta P = P_t - P_s\) còn gọi là áp động (dynamic/impact pressure).

2) Nguyên lý & công thức cơ bản

Từ phương trình Bernoulli cho dòng không nén được (nước, khí tốc độ thấp,M<0.3):

\[v \;=\; C \,\sqrt{\frac{2\,(P_t - P_s)}{\rho}}\]

v: vận tốc cục bộ (m/s)

\(\rho\): khối lượng riêng của môi chất (kg/m³)

C: hệ số chuẩn ứng (gần 1.00 cho Pitot–static đạt chuẩn)

Lưu lượng qua tiết diện A:

\[Q \;=\; v_{\text{tb}} \, A\]

Trong ống/ống gió, cần đo quét (traverse) nhiều điểm để lấy \(v_{\text{tb}}\)

✅ Khí nén được (tốc độ cao)

Khi nén được đáng kể (khí, M≳0.3), dùng quan hệ đẳng entropi:

M là số Mach (Mach number) — tỉ số giữa vận tốc dòng chảy và vận tốc âm trong môi chất:

\(v\): vận tốc dòng (m/s)

\(a\): vận tốc âm (m/s)

\(\gamma\): hằng số đoạn nhiệt (khí khô ≈1.4)

R: hằng khí riêng (không khí ≈287 J/(kg·K))

T: nhiệt độ tuyệt đối (K)

Thực tế HVAC/ống khói thường M<0.3 → dùng công thức không nén được và hiệu chỉnh mật độ theo \(P_s\).

3) Cấu tạo & lắp đặt đúng

🔹Đầu đo thẳng hướng dòng, tránh lệch góc (yaw/pitch) → sai số vận tốc.

🔹Đảm bảo độ thẳng ống: thường khuyến nghị ≥ 8–10D phía trước và ≥ 2–5D phía sau (D là đường kính thủy lực). Có xoáy → dùng thẳng dòng (flow straightener) hoặc tăng số điểm đo.

🔹Dùng ống nối áp ngắn, không rò, không đọng nước (với khí).

🔹Đo \(P_t\) và \(P_s\)​ bằng manometer U hoặc cảm biến chênh áp (dP transmitter).

4) Đo thế nào cho đúng (traverse & mật độ)

4.1. Tính mật độ khí

Có ẩm → hiệu chỉnh theo độ ẩm nếu cần chính xác cao.

4.2. Lấy vận tốc trung bình

🔹Ống tròn: đo theo đường kính log–Tchebycheff (ví dụ 6–10 điểm/đường kính, 2 đường kính vuông góc).

🔹Ống chữ nhật: chia ô diện tích bằng nhau (ví dụ lưới 5×5), lấy trung bình các \(v_i\).

🔹Tránh đo sát thành (lớp biên).

4.3. Ví dụ nhanh (khí,M<0.3)

Duct: \(0.5\times0.4\,\text{m}\) → \(A=0.20\,\text{m}^2\)

Nhiệt độ \(T=30^\circ\text{C}=303\,\text{K}\), \(P_s=101\,\text{kPa}\)

Đo được \(\Delta P=600\,\text{Pa}\)

\(\rho \approx 101000/(287\times303) \approx 1.16\,\text{kg/m}^3\)

\(v \approx \sqrt{2\cdot600/1.16} \approx 32.2\,\text{m/s}\)

\(Q = v_{\text{tb}} A \approx 32.2\times0.20 \approx 6.44\,\text{m}^3/\text{s}\)

5) Ưu/nhược điểm & sai số hay gặp

✅Ưu điểm

🔹Cấu tạo đơn giản, bền, chi phí thấp.

🔹Sai số nhỏ khi căn thẳng dòng tốt, mật độ biết rõ.

🔹Dùng được cho khí nóng, khí ăn mòn (vật liệu phù hợp).

✅Hạn chế / nguồn sai số

🔹Nhạy với góc lệch dòng (yaw/pitch).

🔹Không đại diện vận tốc trung bình nếu chỉ đo 1 điểm.

🔹Xoáy, rối cao, profile méo → cần nhiều điểm đo/trừu chuẩn.

🔹Tắc lỗ tĩnh/tổng, ngưng tụ/ẩm trong ống nối → sai số dP.

🔹Ảnh hưởng bức xạ nhiệt/nhiệt độ tới mật độ khí.

6) Ứng dụng trong kỹ thuật

6.1. Môi trường & xử lý nước thải

🔹Đo vận tốc/lưu lượng khí trên ống gió máy thổi khí, phân phối khí cho bể Aerotank, SBR.

🔹Khí thải ống khói (stack) – xác định vận tốc & isokinetic sampling (theo quy trình đo khí thải).

🔹Kiểm tra gió cấp – gió thải phòng thí nghiệm, nhà xưởng.

6.2. HVAC & thông gió công nghiệp

🔹Cân chỉnh lưu lượng ống gió, hood/mũ hút, AHU/FCU.

🔹Averaging Pitot (Annubar) để đo lưu lượng ống lớn, tổn thất thấp.

6.3. Hàng không & khí động học

🔹Pitot–static là cảm biến chính để đo airspeed trên tàu bay.

🔹Hầm gió, thử nghiệm khí động mô hình.

6.4. Quy trình & năng lượng

🔹Ống khói lò hơi, lò đốt, đường ống khí nén.

🔹Đo vận tốc trong ống dẫn quá trình khi lắp đồng hồ lưu lượng là khó/đắt.

7) Thực hành 

🔹Chọn Pitot–static đúng cỡ, hệ số C≈1.0, hiệu chuẩn định kỳ.

🔹Bố trí đo quét đủ điểm; đảm bảo đo thẳng dòng và độ thẳng ống.

🔹Đo nhiệt độ/áp suất tĩnh để tính mật độ.

🔹Kiểm tra ngưng tụ/ẩm và bụi bẩn tại lỗ tĩnh/tổng.

🔹Với khí tốc cao (M≳0.3) → dùng hiệu chỉnh nén được.