Cột Áp Bơm Là Gì? Tìm Hiểu Chi Tiết và Cách Tính Cột Áp

Để lựa chọn máy bơm phù hợp cho nhu cầu sử dụng, việc nắm rõ các yếu tố như lưu lượng, cột áp, độ nhớt và kích thước đường ống là vô cùng quan trọng. Trong đó, cột áp của bơm đóng vai trò then chốt, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và khả năng hoạt động của máy. Vậy, cột áp bơm là gì và tại sao nó lại quan trọng đến vậy? Hãy cùng Sen Tây Hồ tìm hiểu chi tiết trong bài viết này.

Cột Áp của Bơm Là Gì? Định Nghĩa và Ý Nghĩa

Cột áp, hay còn gọi là chiều cao bơm, là khả năng đẩy chất lỏng lên đến một độ cao nhất định mà máy bơm có thể đạt được theo thiết kế. Đơn vị cột áp bơm thường được tính bằng mét (m). Cột áp phụ thuộc vào công suất và thiết kế của máy bơm, do đó, người dùng cần lựa chọn loại bơm có cột áp phù hợp với nhu cầu sử dụng thực tế.

Khái niệm cột áp của bơm

Ngoài ra, cột áp còn được hiểu là độ gia tăng năng lượng cho một đơn vị trọng lượng chất lỏng khi đi qua máy bơm, từ đầu vào đến đầu ra.

Một lưu ý quan trọng là cần lựa chọn cột áp hút đầu vào bơm lớn hơn so với yêu cầu. Nếu cột áp hút quá nhỏ sẽ dẫn đến hiện tượng xâm thực, gây phá hủy bề mặt vật liệu bơm do sự hình thành và vỡ của các bọt khí trong chất lỏng.

Khi cột áp hút đầu vào nhỏ, áp suất đầu vào giảm xuống bằng áp suất bay hơi tương ứng với nhiệt độ của chất lỏng. Quá trình bay hơi diễn ra mạnh mẽ, tạo ra các bọt khí lớn. Các bọt khí này tách ra khỏi bề mặt vật liệu và di chuyển theo dòng chảy.

Sự va chạm liên tục của các hạt chất lỏng vào vị trí các bọt khí bị tách ra gây ra hiện tượng va đập thủy lực mạnh, làm hỏng bề mặt kim loại của bơm.

Để tránh tình trạng máy bơm hoạt động trong điều kiện hai pha (lỏng và khí) và bị tách khí, cần tạo áp suất bổ sung cho chất lỏng tại cột áp thủy tĩnh (vị trí giữa bồn chứa và máy bơm). Áp suất này bù đắp cho phần áp suất bị tổn thất.

Chiều Cao Cột Áp của Bơm: Thông Số Quan Trọng Cần Lưu Ý

Các nhà sản xuất máy bơm thường cung cấp tài liệu hướng dẫn kỹ thuật, trong đó có đường đặc tuyến thể hiện các thông số, bao gồm chiều cao cột áp hút, áp dụng cho từng loại máy bơm. Điều này giúp người dùng dễ dàng lựa chọn máy bơm nước phù hợp với nhu cầu. Khi mua máy bơm, cần đặc biệt chú ý đến các ký hiệu thông số sau:

• NPSH (Net Positive Suction Head): Chiều cao cột áp dương thực (NPSHa) và chiều cao cột áp dương yêu cầu (NPSHr).
• NPSHa (Net Positive Suction Head available): Chiều cao cột áp thực tế của hệ thống bơm, bao gồm áp suất thủy tĩnh, áp suất bề mặt và áp suất bay hơi (tổn thất áp trên đường ống, van, thiết bị, kể cả qua các co và khớp nối).
• NPSHr (Net Positive Suction Head required): Chiều cao cột áp thực tối thiểu mà máy bơm yêu cầu để tránh hiện tượng xâm thực, được cung cấp bởi nhà sản xuất. Thông số này thể hiện mức cột áp mà tại đó, cột áp toàn phần giảm xuống 3% do sự hình thành bọt khí trong lòng máy bơm và áp suất hút thấp.

Các thông số về cột áp của bơm

Cách Tính Cột Áp Bơm Cho Công Trình Dân Dụng và Công Nghiệp

Để lựa chọn máy bơm phù hợp cho bất kỳ hệ thống nào, việc xác định chính xác cột áp của hệ thống là bước quan trọng đầu tiên.

Đơn vị cột áp bơm là mét (m), trong khi đơn vị của áp suất là bar. Mối quan hệ giữa hai đơn vị này là 1 bar = 10 mét nước.

Ví dụ:

Chọn bơm cho một căn nhà 5 tầng, mỗi tầng cao 3.5m. Vị trí đặt bơm ở tầng trệt và cấp nước lên bồn chứa trên tầng mái, thể tích bồn là 4m3, đường ống dẫn nước có kích thước Ø49.

• Tổng chiều cao của căn nhà: 17.5m
• Tổn thất trên đường ống xả, khúc van, co: 3m (Lưu ý: ống càng nhỏ thì lực ma sát càng cao, cần chọn bơm có công suất lớn hơn).
• Với bồn chứa 4m3, nên chọn bơm có công suất 10m3/h để bơm đầy bồn trong vòng chưa đến 30 phút.

Tính Cột Áp Theo Kinh Nghiệm

• Lưu lượng: Tính theo yêu cầu thực tế, ví dụ m3/h hoặc lít/phút. Nếu cần bơm đầy bể 3m3 trong 1 giờ, lưu lượng cần thiết là 3m3/h.
• Cột áp: Tổng độ cao từ điểm thấp nhất đến cao nhất + các tổn thất áp trên co, cút, tê và ma sát do thành ống + tổn thất áp khi chạy quá tải. Nếu có nhiều đầu ra, chọn tuyến đường ống dài nhất và tính từ vị trí bơm để xác định tổn thất áp cao nhất.

Cách tính cột áp theo kinh nghiệm:

• Cột áp được tính từ điểm thấp nhất đến cao nhất, đã trừ phần giá trị cột áp hồi (nước tự động tuần hoàn ngược lại máy bơm).
• Ước tính tổn thất áp: một co vuông tương ứng với 3% cột áp tổng, tê tương đương 2% cột áp tổng và 5m chiều ngang tương đương 1m chiều cao.
• Nếu có sẵn thông số tổn thất áp lực trên tải, chỉ tính phần tổn thất áp khi chạy quá tải.
• Lấy giá trị cột áp x 1.4 (hệ số an toàn). Sau đó, cung cấp giá trị này cho nhà cung cấp để được tư vấn loại bơm phù hợp.
• Tính kích thước đường ống dẫn nước.

Tính Chiều Cao Cột Áp của Bơm Theo Công Thức (Áp Dụng Cho Bơm Công Nghiệp)

Công thức: H = H1 + H2 + H3

Trong đó:

Công thức tính cột áp của bơm

• H1: Tổng cột áp cao nhất.
• H2: Cột áp phun nước tại đầu ra.
• H3: Tổn thất áp tại co, tê, giảm trên đường ống và ma sát đường ống.

Ví dụ:

• Độ cao từ mặt nước đến vị trí cần bơm: 40m
• Chiều dài ống đi ngang: 20m
• Đường kính ống: DN150
• Lưu lượng cần: 104m3/h hoặc 28.8l/s

Ta có:

• H1 = 40 + 4 = 44m
• H2 = 5m (phun theo độ cao)
• H3 = Ha + Hb = A x L x Q/2 + 10% x Ha

Trong đó: Hb = 10% x Ha (tổn thất qua tê và co trên toàn hệ thống).

• Q: Lưu lượng nước qua ống (l/s)
• L: Chiều dài đoạn ống (m)
• A: Sức cản ma sát từ ống (mỗi loại ống có sức cản khác nhau, tham khảo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4513:1988). Với ví dụ trên, A = 0,00003395

=> H3 = 0,00003395 x (40+20) x 28,82 +10% x Ha = 2m.

Vậy H = 44 + 5 + 2 = 51m.

Với lưu lượng 104 m3/h = 1728 l/min. Khi tra đồ thị, loại bơm cần chọn là 40 hp (30Kw điện), đường ống DN150.

Ví dụ về lựa chọn bơm theo thông số

Hiện nay, các hãng bơm thường cung cấp phần mềm chọn bơm. Người dùng chỉ cần nhập lưu lượng, cột áp và chọn dòng bơm, phần mềm sẽ tính toán và đưa ra sản phẩm tối ưu nhất.

Ngoài ra, nếu sử dụng bơm trong hệ thống nước nóng, cần chọn loại bơm chịu được nhiệt độ cao.

Giá trị NPSH của bơm được thể hiện trong phần mềm chọn bơm. Cần khảo sát vị trí lắp đặt bơm là hút âm hay hút dương. Nếu NPSH cao (>10m) mà bơm thiết kế hút âm thì có thể không hút được nước.

Kết Luận

Hiểu rõ cột áp của bơm là gì và cách tính toán nó là vô cùng quan trọng để lựa chọn được máy bơm phù hợp với nhu cầu sử dụng. Việc lựa chọn đúng loại bơm không chỉ giúp hệ thống hoạt động hiệu quả mà còn kéo dài tuổi thọ của máy. Hy vọng bài viết này của Sen Tây Hồ đã cung cấp cho bạn những thông tin hữu ích.