Để lựa chọn và thiết kế ra một dòng bơm phù hợp với từng yêu cầu và địa hình khác nhau cần tính toán rất nhiều thông số. Ở đây chúng tôi chỉ đề cập đến trước hết là các thuật ngữ cơ bản, và sau đó là hướng dẫn cách tính toán ra các thông sô cơ bản nhất của bơm.
1) Lưu lượng
Lưu lượng của bơm được đo bằng thể tích của chất lỏng được bơm trên một đơn vị thời gian (m3/p or m3/s).
2) 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
2. 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)
3. 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%
4. 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.
5. 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.
5. Mối liên hệ giữa vận tốc đặc trưng và biên dạng cánh công tác bơm:
Vận tốc đặc trưng Ns thường được sử dụng trong việc thiết kế cánh công tác, giá trị trong khoảng từ 100 - 2.500. Biên dạng cánh công tác sẽ thay đổi theo Ns, nếu tỉ lệ giữa bề rộng với đường kính ngoài của bánh công tác tăng thì giá trị của Ns sẽ tăng. Ngoài ra nếu giá trị Ns tăng thì chiều của dòng chất lỏng đi qua cánh công tác cũng thay đổi từ dòng ly tâm (vuông góc với trục) cho đến dòng tạo góc với trục, tiếp theo là đến dạng dòng chảy hỗn lưu (mix-flow) và cuối cùng là tạo ra dòng chảy hướng trục (axial-flow).
Hình dưới đây cho ta thấy được mối liên hệ giữa Ns và mặt cắt của cánh công tác. Tuy nhiên, hình dạng của cánh công tác không hoàn toàn chỉ phụ thuộc vào Ns, mà còn phụ thuộc vào một vài yếu tố khác như kiểu bơm và ứng dụng.
Bảng sau cho ta thấy được mối quan hệ giữa Ns và kiểu bơm, tuy nhiên các dải kiểu bơm chỉ tương đối chứ không thể phân chia một cách rõ ràng và quy chuẩn được. Ví dụ cùng là Ns = 500 ta có thể thiết kế ra bơm dạng ly tâm, cũng có thể thiết kế được cho ra kiểu bơm dạng hỗn lưu.
Bài viết cùng chuyên mục
Hotline : +84 2422 699 996
contact@indwatech.com.vn
