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.
Sau đây Quang Phước sẽ hướng dẫn bạn cách tính toán thông số bơm theo cách đơn giản nhất. Hãy cùng theo dõi nhé!
Công suất máy bơm nước là gì?
Công suất máy bơm nước được hiểu là mức độ tiêu thụ điện năng của thiết bị trong một giờ, thường được biểu thị bằng đại lượng kW. Đây là thông số quan trọng trong việc đo lường hiệu suất của máy bơm và cũng là yếu tố quyết định đến tổn thất năng lượng trong quá trình vận hành. Ví dụ, một máy bơm có công suất lớn hơn sẽ tiêu thụ nhiều điện năng hơn nhưng sẽ có khả năng bơm nước hiệu quả hơn với lưu lượng nước lớn hơn.
Công suất của máy bơm không chỉ đơn thuần là chỉ tiêu cho lượng nước mà máy bơm có thể vận chuyển, mà còn phản ánh khả năng khắc phục áp lực do trọng lực gây ra. Khi bạn lựa chọn máy bơm, một cân nhắc quan trọng là phải đảm bảo nó có công suất đủ lớn để đáp ứng cả lưu lượng nước và cột áp nước mà bạn cần.
Phân tích cụ thể về công suất máy bơm có thể giúp bạn trong việc lựa chọn không bị lỡ mất những cơ hội tiết kiệm năng lượng. Hãy ghi nhớ rằng, việc chọn công suất phù hợp không chỉ giúp tiết kiệm chi phí điện năng mà còn kéo dài tuổi thọ máy bơm.
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.
Lưu lượng
Lưu lượng của bơm được đo bằng thể tích của chất lỏng được bơm trong một đơn vị thời gian nhất định (m3/p or m3/s).
Cột áp và cột áp tổng của bơm
Cột áp được sinh ra khi bơm hoạt động, hình 1 dưới đây cho thấy cột áp tổng của bơm. Khi bơm hoạt động có rất nhiều tổn thất cột áp được phát sinh trên đường ống, ví dụ ống hút và ống đẩy… Cột áp tổng của bơm là tổng của độ chênh áp thực tế (Ha: độ chênh mực chất lỏng giữa phía xả và phía hút), tổn thất cột áp trên ống hút (hls) và ống xả (hld), và tổn thất vận tốc của chất lỏng ở cửa xả (vd2/2g).
Công thức được tính như sau:
H = Ha + Hls + Hld + vd2/2g
Công suất chất lỏng
Sự tác động của năng lượng tới chất lỏng được gây ra bởi máy bơm trên một đơn vị thời gian, được biểu thị bằng công thức:
Lw = 0.163 γ QH (kW)
Trong đó:
– Lw: Công suất của chất lỏng (kW)
– γ: Trọng lượng riêng chất lỏng (kg/l)
– Q: Lưu lượng (m3/phút)
– Cột áp tổng (m)
Hiệu suất bơm
Tỉ lệ giữa công suất của chất lỏng (Lw) với công suất trục (L) được truyền qua trục của máy bơm bởi sự chuyển động được gọi là hiệu suất η, và được biểu thị bằng công thức dưới đây:
η = Lw / L x 100 = 0.163 γ QH / L x 100%
Vận tốc đặc trưng
Là giá trị được chuyển hóa từ Hydraulic Affinity Law (các mối quan hệ trong thủy khí), được biểu thị bằng công thức sau:
Ns = NQ1/2 / H3/4
Trong đó:
– Ns: Vận tốc đặc trưng
– N: Tốc độ (v/phút)
– Q: Lưu lượng (m3/phút) (lấy 1 nửa lưu lượng cho bơm 2 cửa hút)
– H: Cột áp tổng (lấy cột áp tổng của 1 tầng cánh cho bơm đa tầng cánh)
Tốc độ đặc trưng là được tính tại điểm hiệu suất cao nhất của bơm đối với các thông số N, H và Q. Giá trị thu được tương đương với kiểu bơm có liên quan đến kích cỡ và vận tốc bơm.
Vận tốc hút đặc trưng
Đặc tính hút của bơm (không bị hiện tượng xâm thực) được biểu thị bằng công thức sau:
S = NQ1/2 / Hsv3/4
Trong đó:
– S: Vận tốc hút đặc trưng
– N: Tốc độ (vòng/phút)
– Q: Lưu lượng (m3/phút) (lấy 1 nửa lưu lượng cho bơm 2 cửa hút)
– Hsv: Cột áp yêu cầu thực có
Giá trị S cho hầu hết các loại bơm là dòng chảy tại điểm hiệu suất cao nhất, nó nằm trong khoảng 1.200 – 1.500.
Nếu giá trị S này là 1.900 thì chỉ là được thiết kế đặc biệt cho một số trường hợp muốn tăng đặc tính hút. Giá trị này sẽ giảm xuống ở từng vùng xả, và đặc biệt cần thận trọng trong việc sử dụng giá trị S này bởi nó sẽ gây ra hiện tượng rung, tiếng ồn và ăn mòn do xâm thực.
Cách tính toán thông số bơm cấp nước cho gia đình
Trong trường hợp: Nhà cao 3 tầng lầu, mỗi lầu 3,5m. Bơm hút sâu 2m, đẩy xa 10m. Bồn chứa tầng mái có thể tích 1m3 và sử dụng điện áp 1 pha 220v. Đường kính ống hút và xả là 34mm, vật liệu nhựa uPVC.
Từ các thông số đó ta có thể tính:
Bồn chứa 1m3, lưu lượng mong muốn 2m3/h thì sẽ mất 30 phút để bơm đầy bồn 1m3 lần đầu và mất 15 phút bơm đầy cho những lần sau, do các lần sau sẽ canh mức nước còn nửa bồn phao tín hiệu sẽ gọi bơm chạy
Với Q= 2m3/h thì áp thất thoát cho toàn tuyến ống hút có đường kính 34m là 2m/100m
=>2m hút sâu + 10m đẩy xa + 3 tầng lầu 10.5m =22.5m x 2 / 100= 0.45m (1)
c Kiều có người yêu ở Lac Quần nếu thuận lợi, chắc cuối năm nay, hoặc năm sau sẽ cưới thôi, Mai thì lấy Hải, cuối năm cưới, HIền cũng thế, cuối năm cưới, ôi trời còn mình, đúng là lấy chồng muộn rồi, mình cũng mong thế, chứ cũng còn trẻ mà công việc chưa ổn định được mấy, tiền thì không có,
Trong nhóm này có 4 con gái, lấy chồng hết, còn đúng mình, ôi đúng đời. Thôi kệ, nhưng mình quyết k lấy chồng khi còn trẻ, bao giờ có nhiều tiền,
Chiều cao bơm cần vượt qua 3 lầu= 10.5m (2)
Áp yêu cầu đầu xả =5m (3)
Hệ số an toàn = 1.1 (4)
Hmax = (1 + 2 + 3) * 4
= 0.45 + 10.5 + 5) * 1.1
= 15.95 * 1.1
=17.545m ~18m
Vậy ta cho bơm có điểm làm việc Q=2m3/h, H= 18m để bơm cho nhà 3 lầu, bồn chứa 1m3/h và điện áp 220v
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.
Những lưu ý khi tính toán thông số bơm
Mỗi hệ thống đều có các thông số khác nhau vì vậy cách tính áp lực nước thất thoát cho toàn tuyến ống sẽ khác nhau.
- Không nên tính cách thất thoát theo kinh nghiệm là 10m ống ngang là 1 mét đứng
- Đối với hệ thống cấp nước công nghiệp có ống dài xa ngoài áp lực thất thoát toàn tuyến ống ra còn cần tính tới thất thoát cho các đoạn cong, van…
- Lưu lượng tỉ lệ thuận với áp thất thoát, tức lưu lượng tăng thì áp thất thoát sẽ càng tăng đồng nghĩa phải chọn bơm lớn.
Thực tế, chi phí vận hàng máy bơm như sau:
- Ống lớn – Bơm nhỏ => chi phí vận hành thấp
- Ống nhỏ – Bơm lớn => chi phí vận hành cao
- Ống lớn – Bơm Lớn => chi phí vận hành bơm rất cao
- Ống nhỏ – Bơm nhỏ => nước không đủ
Việc tính toán và chọn công suất máy bơm nước là một công việc vô cùng quan trọng và cần thiết để đáp ứng nhu cầu sử dụng trong cuộc sống hàng ngày. Bạn sẽ cần phải cân nhắc và chú ý đến nhiều yếu tố khác nhau từ lưu lượng, cột áp, hiệu suất bơm cho đến vị trí đặt máy và số lượng thiết bị sử dụng.
Quang Phước – Đại lý phân phối số 1 máy bơm tăng áp Ebara tại thị trường Việt Nam
Công ty cổ phần bơm và thiết bị Quang Phước là đại diện chính thức phân phối cấp 1 máy bơm Ebara tiêu chuẩn – Nhật Bản tại thị trường Việt Nam. Chúng tôi với kinh nghiệm và sự nỗ lực và không ngừng của mình, liên tiếp vượt chỉ tiêu doanh số từng năm. Đặc biệt từ năm 2018 đến nay được Tập đoàn Ebara công nhận là nhà phân phối số 1 tại thị trường Việt Nam.
Mọi thông tin quý khách vui lòng liên hệ:
- Hotline Hà Nội: 0912083448
- Hotline Hồ Chí Minh: 0901183122
- Địa chỉ văn phòng đại diện ở TPHCM và HN:
- 62 đường số 1, KDC Cityland, Phường 7, Gò Vấp.
- 286 Quang Trung, phường Quang Trung, quận Hà Đông, Hà Nội.
