Cách tính lưu lượng và cột áp máy bơm nước: công thức và ví dụ theo model Wilson

Trả lời ngắn: Lưu lượng là lượng nước bơm chuyển đi trong một giờ, tính bằng m³/h hoặc lít/phút, đổi qua lại theo 1 m³/h = 16,67 lít/phút. Cột áp là chiều cao tính bằng mét mà bơm đẩy được nước lên, tính theo công thức cột áp cần bằng chênh cao cộng độ sâu hút cộng tổn thất đường ống cộng áp dư đầu vòi. Hai con số này phải tính cùng lúc, vì một model cho lưu lượng lớn thường đi kèm cột áp thấp hơn và ngược lại. Bài này tính mẫu cho nhà 3 tầng và nhà 4 tầng rồi đối chiếu với model Wilson đã công bố: ISW50-160 cho 11,7 m³/h ở 28 m, CPM 200-3HP cho 150 lít/phút ở 53 m, JET-1500 cho 90 lít/phút ở 58 m. Cột áp bơm luôn tính bằng mét. Toàn bộ dòng máy bơm nước bảo hành 12 tháng, chưa công bố giá.

1. Lưu lượng và cột áp là gì

Lưu lượng là lượng nước bơm chuyển đi trong một giờ, tính bằng m³/h hoặc lít/phút. Hai đơn vị đổi qua lại theo 1 m³/h = 16,67 lít/phút, vì vậy khi đọc bảng thông số phải đổi về cùng một đơn vị trước khi so sánh hai model. Ví dụ CPM 200-3HP cho 150 lít/phút, đổi ra khoảng 9 m³/h; JET-1500 cho 90 lít/phút, đổi ra khoảng 5,4 m³/h.

Cột áp là chiều cao tính bằng mét mà bơm đẩy được nước lên, ghi tắt là m. Cột áp càng cao thì bơm đẩy nước lên càng cao, lưu lượng tại cột áp đó xem trong bảng thông số của model. Cột áp bơm luôn tính bằng mét, đây là đơn vị riêng của bơm nước, không lẫn với đơn vị áp suất của quạt công nghiệp.

Hai con số gắn chặt với nhau trên cùng một model: lưu lượng càng lớn thì cột áp càng thấp và ngược lại. Vì vậy đọc bảng thông số phải đọc cặp số cùng lúc, không đọc riêng lưu lượng lớn nhất hay cột áp lớn nhất.

2. Công thức tính cột áp cần

Cột áp cần tính bằng mét, theo công thức tổng quát: cột áp cần bằng chênh cao cộng độ sâu hút cộng tổn thất đường ống cộng áp dư đầu vòi. Chênh cao là khoảng cách thẳng đứng từ mặt nước tới điểm dùng cao nhất, đo trực tiếp bằng thước dây từ mặt nước trong bể lên tới điểm dùng. Độ sâu hút là khoảng cách từ mặt nước tới vị trí đặt bơm, càng đặt bơm xa mặt nước thì độ sâu hút càng lớn.

Tổn thất đường ống là phần cột áp mất đi do ma sát trong ống, co và van. Tổn thất không có hệ số cố định cho mọi nhà, vì ống dài hay ngắn, nhiều co hay ít co đều làm tổn thất khác nhau. Vì vậy bài này không đưa hệ số chung, con số tổn thất trong ví dụ ở mục 4 chỉ để minh họa cách cộng, tổn thất thực tế phải tính theo đường ống thật hoặc nhờ kỹ thuật đối chiếu.

Áp dư đầu vòi là phần áp còn lại để nước chảy mạnh ở vòi, cách tính thường dùng lấy áp dư đầu vòi khoảng 10 m. Cộng đủ bốn thành phần mới ra cột áp cần, thiếu một thành phần là tính thiếu. Cách chọn theo 6 bước đầy đủ đã có trong bài cách chọn máy bơm nước.

3. Đổi đơn vị và đọc bảng thông số

Trước khi đối chiếu model, đổi hết về cùng một đơn vị theo 1 m³/h = 16,67 lít/phút: CPM 200-3HP 150 lít/phút bằng khoảng 9 m³/h; JET-1500 90 lít/phút bằng khoảng 5,4 m³/h; HF-5A 50 2HP 600 lít/phút bằng 36 m³/h; HF-6C 80 3HP 1.300 lít/phút bằng khoảng 78 m³/h. Đổi xong mới thấy HF cho lưu lượng lớn hơn nhiều so với CPM và JET, nhưng cột áp của HF chỉ 13–22 m, thấp hơn hẳn CPM 53 m và JET 58 m.

Cách đọc bảng thông số là đọc cặp lưu lượng và cột áp cùng lúc, rồi đọc thêm họng ống, điện áp và độ sâu hút nếu có. Ví dụ ISW50-160 cho 11,7 m³/h, cột áp 28 m, họng DN 60×60, điện 380V. IRG 50-125IA-2.2 cho 23 m³/h, cột áp 16 m, họng DN 60×60. IRG 50-125IA-3 cho 10 m³/h, cột áp 30 m, dù công suất 3 kW lớn hơn 2,2 kW của model trước, vì cột áp cao hơn nên lưu lượng thấp hơn, số này đã được xác nhận đúng.

Số lớn nhất của cả dòng phải đọc kèm chữ max dòng. Dòng trục rời PA cho lưu lượng tới 1.100 m³/h và cột áp tới 150 m là max của cả dòng PA, dòng Inline cho 1–270HP, lưu lượng 4–994 m³/h, cột áp 10–150 m cũng là max dòng. Khi đối chiếu model thì dùng số của model cụ thể, không dùng số max dòng. Xem toàn bộ các dòng máy bơm nước đang có để biết mỗi nhóm công bố dải số nào.

4. Ví dụ tính cho nhà 3 tầng và nhà 4 tầng

Ví dụ nhà 3 tầng, nước từ bể ngầm lên bồn trên mái. Giả sử chênh cao từ mặt nước trong bể lên bồn mái là 10 m, độ sâu hút từ mặt nước tới bơm là 2 m, tổn thất đường ống lấy 3 m để minh họa cách cộng, áp dư đầu vòi lấy 10 m. Cột áp cần bằng 10 cộng 2 cộng 3 cộng 10, bằng 25 m. Lưu lượng cần khoảng 9 m³/h, tương đương 150 lít/phút.

Đối chiếu với model đã công bố: máy bơm nước trục ngang Wilson ISW50-160-2.2KW cho 11,7 m³/h ở cột áp 28 m, đáp ứng cả lưu lượng và cột áp cần với một khoảng dư nhỏ. máy bơm nước dân dụng Wilson CPM 200-3HP cho 150 lít/phút và đẩy cao 53 m, cũng đáp ứng, dùng điện 220V 1 pha cho nhà ở. Hai model khác nhau ở điện áp và họng ống, chốt thêm hai thông số này trước khi chọn.

Ví dụ nhà 4 tầng, chênh cao 13 m, độ sâu hút 2 m, tổn thất 4 m, áp dư đầu vòi 10 m, cột áp cần bằng 29 m. Lưu lượng cần khoảng 5,4 m³/h, tương đương 90 lít/phút. JET-1500 cho 90 lít/phút và đẩy cao 58 m, đáp ứng cột áp cần với khoảng dư lớn. Nếu lưu lượng cần lớn hơn, CPM 200-3HP cho 150 lít/phút và đẩy cao 53 m là lựa chọn khác. Sau khi tính xong, quay lại bài cách chọn máy bơm nước để chốt họng ống, điện áp và loại chất lỏng.

5. Lưu lượng lớn nhất và cột áp lớn nhất không đạt cùng lúc

Mỗi model có một đường làm việc: lưu lượng càng lớn thì cột áp càng thấp. Lưu lượng lớn nhất đạt được ở cột áp thấp, cột áp lớn nhất đạt được ở lưu lượng nhỏ. Vì vậy không thể lấy lưu lượng lớn nhất của model này cộng với cột áp lớn nhất của model kia, cũng không thể đòi một model vừa cho lưu lượng lớn nhất vừa cho cột áp lớn nhất.

Ví dụ IRG 50-125IA-2.2 cho 23 m³/h ở cột áp 16 m, IRG 50-125IA-3 cho 10 m³/h ở cột áp 30 m. Model 3 kW cho lưu lượng thấp hơn model 2,2 kW vì cột áp cao hơn, đây là số đã xác nhận đúng, không phải lỗi in. Khi đối chiếu thì lấy cặp số tại cùng một điểm làm việc, không lấy số lớn nhất của hai cột khác nhau.

Khi cần lưu lượng lớn, dòng Inline cho dải rộng nhất đã công bố: 1–270HP, lưu lượng 4–994 m³/h, cột áp 10–150 m, ghi rõ đây là dải lớn nhất của cả dòng, không phải thông số của một model cụ thể. So sánh trục ngang và Inline đã có trong bài máy bơm nước trục ngang và máy bơm Inline.

6. Câu hỏi thường gặp

Năm câu hỏi dưới đây là những câu thường gặp nhất khi tính lưu lượng và cột áp máy bơm, gom từ các mục trên.

Tính cột áp cần theo công thức nào? Cột áp cần bằng chênh cao cộng độ sâu hút cộng tổn thất đường ống cộng áp dư đầu vòi, đơn vị tính bằng mét. Chênh cao và độ sâu hút đo trực tiếp, tổn thất tính theo đường ống thật, áp dư đầu vòi thường lấy khoảng 10 m.

Đổi lít/phút sang m³/h thế nào? Chia số lít/phút cho 16,67. Ví dụ 150 lít/phút bằng khoảng 9 m³/h, 90 lít/phút bằng khoảng 5,4 m³/h, 1.300 lít/phút bằng khoảng 78 m³/h.

Vì sao model 3 kW cho lưu lượng thấp hơn model 2,2 kW? Vì cột áp khác nhau: IRG 50-125IA-3 cho 10 m³/h ở cột áp 30 m, IRG 50-125IA-2.2 cho 23 m³/h ở cột áp 16 m. Cột áp cao hơn nên lưu lượng thấp hơn, số này đã được xác nhận đúng.

Hút sâu tối đa của bơm dân dụng là bao nhiêu? Dòng JET hút sâu 9 m, HF-5A 50 2HP hút sâu 8 m, HF-6C 80 3HP hút sâu 7 m. Riêng HFM-6C 80 3HP chưa công bố độ sâu hút, cần xác nhận trước khi chọn cho giếng sâu.

Cột áp bơm tính bằng đơn vị gì? Cột áp bơm luôn tính bằng mét, không lẫn với đơn vị áp suất của quạt công nghiệp.

Tóm lại, tính đúng là đo đủ bốn thành phần của cột áp cần, đổi lưu lượng về cùng một đơn vị, rồi đối chiếu cặp số với model cụ thể, không dùng số lớn nhất của cả dòng.