Tính toán thông số bơm là vấn đề được rất nhiều người quan tâm vì để chọn mua được máy bơm phù hợp nói khó cũng không khó mà nói dễ cũng không hề dễ dàng. Dựa theo kinh nghiệm tư vấn lâu năm, Quang Phước sẽ giới thiệu cho các bạn cách tính toán thông số bơm nước thường dùng nhất. Hãy cùng theo dõi bài viết dưới đây nhé!
Cách tính toán thông số bơm đối với máy bơm dân dụng
Để chọn được máy bơm phù hợp nhất với nhu cầu, khách hàng cần quan tâm đến nhiều yếu tố như như lưu lượng, cột áp, độ nhớt và kích thước đường ống. Trong đó cột áp là phần phức tạp nhất vì tuyến đường ống từ nơi đặt bồn nước đến vị trí cần bơm có nhiều kích thước đường ống khác nhau nên tổn thất cột áp cũng khác nhau. Có rất nhiều cách để chọn mua máy bơm nước chính xác nhất, trong đó phổ biến nhất là tính toán các thông số của máy bơm nước dựa trên kinh nghiệm hoặc công thức của bên phòng cháy chữa cháy.
Tính toán thông số bơm dựa trên kinh nghiệm
Cách tính toán này áp dụng trong trường hợp nước ở nhiệt độ thường 25 – 30 độ C, không tính độ nhớt thì các thông số lưu lượng, cột áp, kích thước đường ống được tính như sau:
Về lưu lượng: đơn vị tính m3/h hoặc lít/phút (L/min).
Chọn theo lưu lượng mình cần.
Ví dụ:
- Trong một giờ thì bơm đầy bồn 3 mét khối => lưu lượng 3 khối/giờ.
- Từ đó nếu muốn bơm đầy 2 bồn, mỗi bồn 4 mét khối trong 3 giờ =>8 khối/3 giờ =>2,7 khối/giờ.
- Trên máy bơm có sẵn lưu lượng cần bơm qua, lấy tổng lưu lượng các máy ra lưu lượng chính.
Về cột áp:
Cột áp tính từ điểm thấp nhất đến điểm cao nhất (đơn vị tính là mét) + tổn thất áp trên co cút tê và ma sát thành ống (do ống sần sùi hoặc kích cỡ nhỏ) + tổn thất áp khi chạy qua tải + Điểm thấp nhất đến điểm cao nhất và đã trừ ra cột áp hồi (tức là lúc nước tự tuần hoàn trở lại bơm).
Nếu cần có nhiều đầu nước ra, bạn nên chọn tuyến đường ống dài nhất tính từ vị trí bơm để tính được mức tổn thất áp suất cao nhất.
Dựa theo kinh nghiệm một co vuông bằng 3% cột áp tổng, tê thì lấy 2 % cột áp tổng. Lấy 5 mét theo chiều ngang bằng 1 mét theo chiều cao. Tổn thất áp khi chạy qua tải nếu tải đã có sẵn thông số tổn thất áp lực.
Sau khi có được cột áp, phải nhân thêm hệ số an toàn 1,4 lần cột áp tổng. Sau đó báo kết quả cho bên bán bơm nước biết (về nhu cầu sử dụng, lưu lượng, cột áp) để nhà sản xuất tra đồ thị và chọn bơm phù hợp báo giá cho bạn.
Về Kích thước Đường ống:
Khi có thông số lưu lượng, ta có thể dựa vào công thức sau để tính kích thước đường ống:
D = 4Q3,14V
Trong đó kí hiệu D là đường kính ống (m); Q là lưu lượng trong ống (l/s); V là vận tốc của nước (m/s).
Ví dụ cụ thể:
Giả sử, ta có Q = 28,8 (l/s), nước dùng cho chữa cháy có V = 2,5 (m/s).
=> D = 4 x 28,8 3,14 x 25 = 1,21 (dm) hay phi 121
=> Có thể chọn ống DN150 hoặc DN125.
Tính toán thông số bơm theo công thức bên cứu hỏa áp dụng
Cũng áp dụng trong trường hợp nước ở nhiệt độ thường 25 – 30 độ C, không tính độ nhớt
Về lưu lượng: đơn vị tính m3/h hoặc lít/phút (L/min)
Trong một giờ thì bơm đầy bồn 3 mét khối => lưu lượng 3 khối/giờ.
Từ đó nếu muốn bơm đầy 2 bồn, mỗi bồn 4 mét khối trong 3 giờ =>8 khối/3 giờ =>2,7 khối/giờ.
Về Kích thước Đường ống: cũng sử dụng cách tính dựa theo kinh nghiệm ở trên.
Về cột áp:
Tính theo công thức: Cột áp H = H1 + H2 +H3.
Trong đó:
- H1 là tổng của cột áp cao nhất, tức là áp lực nước tính theo độ cao từ vị trí đặt bơm đến nơi xa nhất của hệ thống bơm. Dựa theo kinh nghiệm, cứ 5 mét ngang bằng 1 mét cao.
- H2 là cột áp để phun nước tại đầu ra .
- H3 là tổn thất áp tại co cút tê trên đường ống (tổn thất cục bộ) và ma sát đường ống.
Ví dụ: Giả sử khoảng cách từ bơm đến nơi cần bơm có độ cao là 40 m, đường ống đi ngang 20m, lưu lượng nước là 104 m3/h hay 28,8 l/s.
Chúng có thể tính:
H1 = 40 + 4 = 44 (m)
H2 lấy bằng 5 mét phun theo độ cao.
H3 = Ha + Hb = A x L x Q2 + 10%*Ha
Với Hb = 10%*Ha là tổn thất qua tê, co trên toàn hệ thống.
Q: lưu lượng nước qua ống (l/s)
L: chiều dài của đoạn ống (m)
Với A là sức cản ma sát từ ống (mỗi ống lại có sức cản khác nhau). A lấy theo tiêu chuẩn việt nam 4513-1988 => như ví dụ trên đường kính ống là DN150 => A = 0,00003395
=> H3 = 0,00003395 x (40+20) x 28,82 +10%*Ha = 2 mét nước.
Vậy H = 44 + 5 + 2 = 51 mét nước. và lưu lượng là 104 m3/h = 1728 l/min
=> Tra đồ thị thì bơm phù hợp nhất là bơm bơm 40 hp (30 Kw điện) với đường ống DN150.
Cách tính toán thông số bơm đối với hệ thống bơm chữa cháy
Cách tính toán thông số của hệ thống bơm chữa cháy phức tạp hơn vì phải đáp ứng các yêu cầu cấp nước chữa cháy cho 2 hệ thống cùng một lúc.
Tính toán thống số bơm chữa cháy
Theo TCVN thì hệ thống chữa cháy vách tường có lưu lượng cho mỗi họng khu tầng hầm là 2,5 (l/s), số họng phun đồng thời là 2. Do vậy, lưu lượng tổng cộng cho hệ thống chữa cháy vách tường lấy theo khu vực phải có lưu lượng lớn nhất là 5 (l/s).
Hệ thống Sprinkler được tính toán cho trường hợp nguy cơ cháy thấp. Trong đó, cường độ phun tính toán là 0,08 (l/s.m2). Diện tích tính toán giả định là 120 m2. Như vậy, lưu lượng tính toán là 0,08 x 120 = 9,6 l/s.
Hệ thống cấp nước chữa cháy ngoài nhà sử dụng nguồn nước chữa cháy của thành phố nếu tòa nhà nằm trong thành phố nên không cầcần tính toán thêm lưu lượng dự trữ cho trụ ngoài nhà.
=> Từ đó ta thấy lưu lượng của máy bơm cần phục vụ cho các hệ thống hoạt động đồng thời là:
Q1 = 9,6 + 5 = 14,6 (l/s)
Áp dụng công thức Hcc = H + HTT + HL (1)
Trong đó:
- Hcc là chiều cao cột áp cần thiết của máy bơm chữa cháy
- H là chiều cao hình học của họng nước so với máy bơm chữa cháy.
- HTT là tổn thất cột áp trên đường ống.
- HL là chiều cao cột nước khi ra khối đầu lăng (bằng chiều cao của phần cao nhất của công trình nhưng không nhỏ hơn 6m + với tổn thất đầu lăng và cuộn vòi D50 tổn thất này là 12 mcn.
Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4513-1998 ta có:
HTT = HD + HCB (2)
Trong đó:
- HD: Tổn thất cột áp theo chiều dài đường ống
- HCB: Cột áp tổn hao cục bộ. HCB = 10%HD.
Mà HD = L x Q2 x A (3)
Trong đó:
- L: Chiều dài đường ống từ trạm bơm tới vị trí tính toán.
- Q: Lưu lượng nước trong đường ống.
- A: Hệ số sức cản đường ống.
=> Từ (2) và (3) ta có công thức: HTT = L x Q2 x A x 1,1
Các thông số tính toán cho đường ống chính và hệ vách tường như sau:
- Đoạn ống D100 = 39m, hệ số A=0,000267, tổn hao= 2,44 mcn
- Đoạn ống D80 = 12m, hệ số A=0,001168, tổn hao= 3,28 mcn
- Đoạn ống D65 = 1,6m, hệ số A=0,002893, tổn hao= 0,12 mcn
- Đoạn ống D50 = 23 m, hệ số A=0,01108, tổn hao= 7,01 mcn
Các thông số tính toán cho hệ đầu phun Sprinkler, Drencher như sau :
- Đoạn ống D40 = 3,6m, hệ số tổn thất 13,97 – tổn hao= 2,87 mcn
- Đoạn ống D32 = 3,2m, hệ số tổn thất 3,44 – tổn hao= 2,59 mcn
- Đoạn ống D50 = 3 m, hệ số tổn thất 67,575 (tính cho màng ngăn cháy có lưu lượng là 3l/s) tổn hao= 1,01 mcn.
Do vậy tổn thất đường ống cho 2 hệ thống sprinkler + vách tường là : 19,42 mcn
Tổn thất cột áp tự nhiên là : 31m
Tổn thất cuộn vòi là : 2m
Tổn thất đầu lăng và tia nước đặc là: 18m
Cộng tổn thất ta có cột áp của máy bơm là >= 70,42 mcn
Như vậy từ phần tính toán thông số kỹ thuật máy bơm trên ta có thông số kỹ thuật của máy bơm cần dùng như sau:
- Máy bơm chữa cháy động cơ điện có: H ≥ 71 mcn ; Q = 14,6 l/s
- Máy bơm dự phòng chữa cháy động điện: H ≥ 71 mcn ; Q = 14,6 l/s
- Máy bơm bù áp lực có: H ≥ 76 mcn; Q = 1 l/s
Nếu công trình không có máy phát điện dự phòng đủ công suất cho bơm chữa cháy hoạt động thì có thể dùng bơm dự phòng là bơm động cơ điện. Còn nếu công trình không có trạm phát điện riêng đủ công suất thì phải dùng máy bơm dự phòng có động cơ Diezen.
Tính toán thống số bơm bù áp
Máy bơm bù áp lực có yêu cầu cột áp lớn hơn máy bơm chính nhưng lại không yêu cầu lớn về lưu lượng. Do vậy, khi chọn máy bơm bù áp lực cho từng cụm bơm phải luôn luôn chọn máy bơm có cột áp lớn hơn máy bơm chữa cháy.
Theo TCVN 2622 – 1995 thì hệ thống chữa cháy vách tường phải chữa cháy liên tục trong 3 giờ, vậy dung tích dự trữ để hệ thống chữa cháy vách tường dựng trong 3 giờ liên tục là:
V1 = 5 l/s x 3 x 3600 = 54000 l = 54 m3.
Theo TCVN 7336 – 2003 thì thời gian chữa cháy cho hệ thống Sprinkler 0,5 giờ.
=> V2 = 0.08 l/s x120x1800 = 17280 l = 17,28 m3
Vậy thể tích nước dự trữ cho chữa cháy tối thiểu là:
V = 14,4 + 54 = 71,28 m3. Lấy tròn là 72 m3
Trên đây là cách tính toán thông số bơm được các chuyên gia và các khách hàng có kinh nghiệm chia sẻ, mong rằng những thông tin trên sẽ giúp quý khách hàng có thêm hiểu biết để chọn được loại máy bơm phù hợp. Nếu có vấn đề nào cần giải đáp, hãy liên hệ ngay Quang Phước để được hỗ trợ và tư vấn nhiệt tình.
