Máy Tính Thể Tích Bồn Chứa - Bồn Hình Trụ, Hình Cầu & Hình Chữ Nhật

Máy tính thể tích bồn là gì?

Máy tính thể tích bồn xác định lượng chất lỏng mà một bồn có thể chứa, dựa trên hình dạng và kích thước của bồn. Công cụ này bao quát ba hình dạng thường dùng trong phần lớn bồn chứa: hình trụ, hình cầu và hình hộp chữ nhật.

Biết thể tích bồn là điều quan trọng để chọn đúng kích cỡ bồn, định lượng hóa chất chính xác và ước tính thời gian lượng dự trữ sẽ dùng hết.

Công thức tính thể tích bồn

Công thức tính bồn hình trụ

Bồn hình trụ có dạng ống, có thể đặt đứng hoặc nằm ngang. Thể tích của bồn là:

V = π × r² × h

Trong đó, r là bán kính (một nửa đường kính) và h là chiều cao. Với bồn nằm ngang, h là chiều dài của ống.

Công thức tính bồn hình cầu

Bồn hình cầu có dạng như một quả bóng, đôi khi được nâng trên các chân đỡ. Thể tích của bồn là:

V = (4/3) × π × r³

Trong đó, r là bán kính, được đo từ tâm hình cầu đến thành trong.

Công thức tính bồn hình hộp chữ nhật

Bồn hình hộp chữ nhật có dạng một chiếc hộp. Thể tích của bồn là:

V = l × w × h

Trong đó, l là chiều dài, w là chiều rộng và h là chiều cao.

Với cả ba hình dạng, hãy đo phần bên trong bồn, không đo bên ngoài. Thành bồn chiếm chỗ và làm giảm lượng chất lỏng thực tế có thể chứa bên trong.

Cách tính thể tích bồn

1. Chọn hình dạng bồn: hình trụ, hình cầu hoặc hình hộp chữ nhật.
2. Chọn đơn vị cho các kích thước: mét, centimet, feet hoặc inch.
3. Nhập bán kính (đối với bồn hình trụ hoặc hình cầu) hoặc chiều dài và chiều rộng (đối với bồn hình hộp chữ nhật).
4. Nhập chiều cao (đối với bồn hình trụ hoặc hình hộp chữ nhật).
5. Chọn đơn vị cho kết quả: mét khối, feet khối, lít hoặc gallon.

Máy tính tự động chuyển đổi đơn vị và hiển thị thể tích ngay lập tức.

Ví dụ minh họa

Một bồn hình trụ có bán kính trong là 1,5 mét và chiều cao 3 mét.

V = π × 1,5² × 3 = π × 2,25 × 3 ≈ 21,21 mét khối

Con số này tương đương khoảng 21.206 lít, hoặc khoảng 5.602 ga-lông Mỹ.

Chuyển đổi giữa các đơn vị thể tích

• 1 mét khối = 1.000 lít
• 1 mét khối ≈ 264,17 ga-lông Mỹ
• 1 bộ khối ≈ 7,48 ga-lông Mỹ
• 1 bộ khối ≈ 28,32 lít
• 1 ga-lông Mỹ ≈ 3,785 lít

Ga-lông được dùng ở đây là ga-lông chất lỏng Mỹ, được định nghĩa chính xác bằng 231 in khối, tương đương 3,785411784 lít. Ga-lông Anh được sử dụng tại Vương quốc Anh lớn hơn, khoảng 4,546 lít, nên hai đơn vị này không thể dùng thay thế cho nhau. Bộ cũng được định nghĩa chính xác: 1 bộ bằng 0,3048 mét, nên 1 bộ khối chính xác bằng 0,028316846592 mét khối.

Đo bồn chính xác

Những sai số đo nhỏ sẽ cộng dồn. Với một bồn hình trụ có bán kính 3 feet và chiều cao 6 feet, sai số chỉ 1/8 in ở bán kính làm thay đổi thể tích tính toán khoảng 9 ga-lông. Sai số về chiều cao cũng gây ra thay đổi tương tự, vì vậy cần đo cẩn thận và sử dụng kích thước bên trong bất cứ khi nào có thể.

Độ dày thành bồn cũng rất quan trọng. Thành thép dày 1/4 in chiếm 1/4 in ở mỗi bên bồn, vì vậy làm giảm đường kính trong khoảng nửa in so với đường kính ngoài. Đối với các bồn có thành dày hơn, chẳng hạn như bình chịu áp lực, độ chênh lệch này lớn hơn và không nên bỏ qua.

Các bộ phận lắp bên trong tiếp tục làm giảm không gian sử dụng. Tấm ngăn, đường ống, máy khuấy và kết cấu đỡ có thể chiếm từ 5 đến 10 phần trăm thể tích hình học của bồn. Các công thức trên cho biết thể tích hình học khi bồn rỗng; sức chứa thực tế, có thể sử dụng, thường thấp hơn một phần.

Những ứng dụng phổ biến của việc tính thể tích bồn

Trữ nước mưa. Một hộ gia đình sử dụng khoảng 80 đến 100 ga-lông nước mỗi người mỗi ngày. Lượng nước khẩn cấp dùng trong ba ngày cho gia đình bốn người cần khoảng 1.000 đến 1.200 ga-lông sức chứa. Một bồn hình trụ có đường kính 5 bộ và chiều cao 7 bộ chứa được khoảng 1.030 ga-lông, nằm trong khoảng đó.

Tháp nước đô thị. Các đơn vị cấp nước xác định kích thước bồn nâng để đáp ứng nhu cầu cao điểm và nhu cầu chữa cháy, thường tương đương lượng sử dụng trung bình trong một đến hai ngày. Một bồn hình cầu chứa 500.000 ga-lông có đường kính trong khoảng 50 bộ.

Trữ nhiên liệu. Các bồn ngầm tại trạm nhiên liệu thường chứa từ 10.000 đến 20.000 ga-lông cho mỗi loại nhiên liệu. Các cơ quan quản lý như Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ yêu cầu hệ thống ngăn chứa thứ cấp có sức chứa ít nhất bằng 110 phần trăm thể tích của bồn lớn nhất.

Chế biến hóa chất và thực phẩm. Các thiết bị phản ứng theo mẻ và bồn lên men cần có thể tích chính xác, đã biết, vì tỷ lệ phản ứng và công thức phối trộn phụ thuộc vào chúng. Kỹ sư quy trình thường kiểm tra thể tích thực của bồn thay vì chỉ dựa vào kích thước do nhà sản xuất công bố.

Hệ thống bể tự hoại. Quy chuẩn xây dựng địa phương thường yêu cầu nhà có ba phòng ngủ phải có bể tự hoại tối thiểu từ 1.000 đến 1.500 ga-lông.

Hạn chế

Các công thức trên áp dụng cho hình trụ, hình cầu và hình hộp chữ nhật đơn giản. Nhiều bồn thực tế có cấu tạo phức tạp hơn.

• Hình dạng kết hợp. Bồn có thân hình trụ và hai đầu bo tròn (bán cầu) phải được chia thành các phần, tính riêng rồi cộng lại.
• Mức chứa một phần. Máy tính này cho biết tổng sức chứa, không cho biết thể tích ở một độ sâu cụ thể. Trong bồn hình trụ nằm ngang, thể tích không tăng theo đường thẳng với độ sâu, vì mặt cắt là hình tròn chứ không phải hình chữ nhật. Việc xác định thể tích đó cần dùng lượng giác.
• Bồn không thể đo trực tiếp. Bồn bị chôn hoặc bị bịt kín đôi khi cần các phương pháp khác, chẳng hạn đo lượng nước dùng để đổ đầy bồn hoặc thuê dịch vụ hiệu chuẩn chuyên nghiệp.
• Đo lường theo pháp luật hoặc quy định. Các ngành chuyển giao quyền quản lý chất lỏng, chẳng hạn ngành lưu trữ dầu mỏ, thường yêu cầu hiệu chuẩn bồn chứa được chứng nhận, gọi là lập bảng dung tích bồn, thay vì dùng máy tính đa dụng. Bảng dung tích bồn quy đổi mực chất lỏng sang thể tích theo các mức chia rất nhỏ, tuân theo những tiêu chuẩn như Chương 2 của Viện Dầu mỏ Hoa Kỳ và ISO 7507.

Lịch sử

Tính thể tích hình trụ là một bài toán có từ lâu đời. Cuộn giấy toán học Rhind, một tài liệu Ai Cập được sao chép vào khoảng 1550 TCN, tính thể tích các kho chứa ngũ cốc hình trụ trong các bài toán từ 41 đến 43. Nhà toán học Hy Lạp Archimedes đã suy ra thể tích hình cầu vào khoảng 225 TCN trong chuyên luận Về hình cầu và hình trụ. Cả hai công thức vẫn không thay đổi cho đến ngày nay. Điều thay đổi là tốc độ tính toán, từ bảng tra và thước tính đến kết quả tức thì trên trình duyệt.

Các câu hỏi thường gặp

Máy tính thể tích bồn là gì?

Công cụ xác định lượng mà một bồn có thể chứa dựa trên hình dạng và kích thước của bồn. Công cụ bao quát bồn hình trụ, hình cầu và hình hộp chữ nhật, với kết quả được tính bằng lít, gallon Mỹ, mét khối hoặc feet khối.

Làm thế nào để tìm bán kính của bồn?

Đo đường kính, tức khoảng cách thẳng qua tâm bồn, rồi chia cho hai. Bồn có đường kính 6 feet có bán kính 3 feet.

Nên đo kích thước bên trong hay bên ngoài?

Kích thước bên trong. Thành bồn chiếm chỗ mà chất lỏng không thể lấp đầy, nên dùng kích thước bên ngoài sẽ làm cao hơn sức chứa thực.

Máy tính này có xử lý được bồn chỉ đầy một phần không?

Không. Công cụ cho biết tổng sức chứa của bồn. Việc xác định thể tích ở một mức chứa một phần, đặc biệt trong bồn hình trụ nằm ngang, cần một công thức riêng vì thể tích không tăng theo đường thẳng với độ sâu.

Bồn hình trụ nằm ngang và đứng khác nhau như thế nào?

Chúng sử dụng cùng một công thức. Ở bồn đứng, chiều cao là kích thước theo phương thẳng đứng. Ở bồn nằm ngang, “chiều cao” trong công thức thực ra là chiều dài của ống đặt nằm ngang.

Kết quả có đủ chính xác để sử dụng cho mục đích pháp lý hoặc theo quy định không?

Có, đối với việc lập kế hoạch và thiết kế. Đối với chuyển giao quyền sở hữu, bảo hiểm hoặc hồ sơ theo quy định liên quan đến các bồn lớn hay chứa chất nguy hiểm, hãy sử dụng dịch vụ hiệu chuẩn bồn chuyên nghiệp được chứng nhận.