Cột áp của bơm là gì? Công thức tính cột áp cho máy bơm (Chuẩn 100%)

Để chọn được máy bơm phù hợp, bạn cần chú ý đến 4 yếu tố như lưu lượng cần cung cấp, cột áp, độ nhớt và kích thước đường ống dẫn nước. Trong đó, cột áp là yếu tố quan trọng nhất. Vậy cột áp của bơm là gì?

Cột áp của bơm là gì?

Cột áp được hiểu là chiều cao bơm, có công dụng đẩy cao tới giá trị cho phép theo thiết kế của đường đặc tính máy bơm. Đơn vị cột áp bơm được tính là mét (m). Cột áp phụ thuộc vào công suất và thiết kế của máy bơm. Vì thế, tùy vào nhu cầu mà người dùng có thể chọn loại bơm có cột áp phù hợp.

Ngoài ra, cột áp còn được hiểu chính là độ gia tăng năng lượng cho một đơn vị trọng lượng chất lỏng từ lúc vào và đến lúc ra khỏi máy bơm.

Do đó, cần lựa chọn cột áp hút đầu vào bơm lớn hơn so với yêu cầu. Bởi nếu nhỏ hơn sẽ gây ra hiện tượng xâm thực. Tức là sự phá hủy liên tục bề mặt vật liệu bơm của các lưu chất. 

Bởi khi cột áp hút đầu vào nhỏ, làm cho áp suất đầu vào cũng bị giảm bằng với áp suất bay hơi và tương ứng với nhiệt độ của chất lỏng. Vì thế, quá trình bay hơi chất lỏng sẽ diễn ra mãnh liệt, tạo thành khối lượng bọt lớn, tách ra khỏi bề mặt vật liệu và tiếp xúc cùng dòng chảy. 

Đồng thời, các hạt chất lỏng liên tục lao vào thế chỗ cho bọt khí bị tách ra nên gây ra hiện tượng va đập thủy lực lớn làm bề mặt kim loại bị phá hủy.

Trong thực tế, để tránh tình trạng máy bơm rơi vào vùng 2 pha và tách khí thì người dùng phải tạo áp suất bổ sung cho chất lỏng tại cột áp thủy tĩnh (ở vị trí giữa bồn chứa và nơi đặt máy bơm), nhằm bù vào phần áp suất bị tổn thất. 

Chiều cao cột áp của bơm là gì?

Các nhà sản xuất thường kèm theo tài liệu hướng dẫn, có thể hiện các thông số trong đường đặc tuyến, chiều cao cột áp hút áp dụng cho các loại từ máy bơm… để người dùng dễ dàng lựa chọn máy bơm nước phù hợp. Vì thế, khi mua máy bơm nước, bạn cần chú ý các ký hiệu thông số sau:

• NPSH: Chiều cao cột áp của bơm được thiết kế dư.
• NPSHa: Chiều cao cột áp thực của hệ thống bơm, gồm áp suất thuỷ tĩnh và áp suất bề mặt, áp suất bay hơi (tổn áp trên đường ống, van, thiết bị, kể cả qua các co và khớp nối).
• NPSHr: Chiều cao cột áp thực tối thiểu khi cột áp toàn phần giảm xuống 3% do sự hình thành bọt khí trong lòng máy bơm và áp suất hút thấp. Thông số này được nhà sản xuất bơm cung cấp.

Cách tính cột áp của bơm là gì trong công trình dân dụng

Muốn chọn bơm cho bất kỳ hệ thống nào, bạn phải biết được cột áp của hệ thống, từ đó có cơ sở để chọn máy bơm.

Đơn vị cột áp bơm là m, còn đơn vị của áp suất là bar. 1 bar = 10m nước.

Ví dụ:

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

Như vậy:

• Tổng chiều cao của căn nhà là 17.5m
• Tổn thất trên đường ống xả, khúc van, co: 3m (lưu ý: ống càng nhỏ thì lực ma sát càng cao nên bạn phải chọn bơm có công suất lớn).
• Với bồn chứa 4m3 thì nên chọn loại bơm có công suất 10m3/h và chưa đến 30 phút thì bơm sẽ bơm đầy bồn chứa.

Tính theo kinh nghiệm về cột áp của bơm

• Lưu lượng: Tính theo yêu cầu lưu lượng như m3/h hay lít/phút. Giả sử, cần bơm đầy bể 3m3 trong 1h thì lưu lượng là 3m3/h. 
• Cột áp: Đây là tổng độ cao từ điểm thấp nhất đến cao nhất + các tổn thất áp xảy ra trên co cút tê và ma sát do thành ống + tổn thất áp khi chạy quá tải. Trong trường hợp, có nhiều đầu nước ra thì bạn chọn tuyến đường ống dẫn dài nhất và tính từ vị trí bơm để tính áp suất tổn thất 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 (tức là nước tự động tuần hoàn ngược lại máy bơm).
• Lấy một co vuông tương ứng với  3% cột áp tổng, tê tương đương 2% cột áp tổng và 5m chiều ngang bằng 1m chiều cao.
• Nếu có sẵn thông số tổn thất áp lực trên tải thì chỉ tính phần tổn thất áp khi chạy quá tải.
• Lấy giá trị cột áp x 1.4 (hệ số an toàn). Sau đó, lấy giá trị này báo cho đại lý cung cấp bơm để nhờ tư vấn loại phù hợp cho nhu cầu sử dụng. 

•  Tính kích thước đường ống dẫn nước.

Tính chiều cao cột áp của bơm theo công thức áp dụng cho máy bơm nước công nghiệp

Công thức H = H1 + H2 + H3

Trong đó:

H1: Tổng cột áp cao nhất.

H2: Cột áp phun nước tại đầu ra.

H3: Tổn thất áp tại co rút, lê 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

Như vậy, ta tính được công thức sau:

• 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, đây là tổn thất qua tê và co trên toàn hệ thống.

Q là lưu lượng nước qua ống, đơn vị l/s

L là chiều dài đoạn ống, đơn vị m

A là sức cản ma sát từ ống, mỗi loại ống sẽ tương ứng với sức cản khác nhau. A sẽ được lấy theo 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 thì loại bơm cần chọn là 40 hp (30Kw điện), đường ống DN150.

Hiện nay, các hãng bơm đều có phần mềm chọn bơm. Vì thế, bạn chỉ cần nhập lưu lượng, cột áp của bơm là gì và chọn dòng bơm cần mua thì phần mềm sẽ tính toán, đồng thời chọn ra sản phẩm tối ưu nhất.

Bên cạnh đó, nếu sử dụng bơm trong hệ thống nước nóng thì cần phải chọn những dòng có khả năng chịu được nhiệt độ cao.

Ngoài ra, vì giá trị NPSH của bơm đã được phần mềm chọn bơm thể hiện nên bạn cần khảo sát lắp ở vị trí hút âm hay hút dương. Trong trường hợp NPSH cao >10m mà bơm thiết kế hút âm thì không thể ra nước.