LÝ THUYẾT BƠM VÀ HỆ THỐNG ĐƯỜNG ỐNG

Doc.No. Ehmf-150303005

“Applications of Pumping Equipment
– Focused on Planning, Design, & Applications”

1. Classification of Pumps
2. Application in Irrigation Pump Station & Drainage Pump Station
3. Essential of Pump Technology
4. Determination of Pump Requirement

4-1


1 Lưu lượng cần bơm và số lượng bơm
Các hạng mục cầnđược xem xét:
(1) Khả năng thích nghi với các nhu cầu thay đổi
(2) Chi phí đầu tư và phí tổn vận hành
(3) Độ tin cậy của thiết bị
(4) Lắp đặt và Tải trọng vận hành
(5) Áp dụng các loại bơm tiêu chuẩn

4-2
Copyright © 2013 EBARA CORPORATION All Right Reserved


Nhu cầu

Nhu cầu

(1) Khả năng thích nghi với các nhu cầu thay đổi

V3

V2

V1

Chu kỳ thời gian
Khoảng thời gian
H. 1 Nhu cầu với chu kỳ thời gian

H. 2 Nhu cầu với khoảng thời gian

4-3
Copyright © 2013 EBARA CORPORATION All Right Reserved


(2) Chi phí đầu tư và phí tổn vận hành
140
120

T otal
Cost
Tổng
chi
phí

80

Cost

Chi phí

100

Operaton

Phí vận hành

60
I nvestment
Phí
đầu tư

40
20
0
1

2

3

4

5

6

Number
of Units

Số
lượng
tổ bơm

H. 3 Tổng chi phí dự án so với số lượng tổ bơm
4-4
Copyright © 2013 EBARA CORPORATION All Right Reserved


2 Xác định tổng cột áp
pd − ps
H = Ha + ----------------- + hf
g

-------- (1)

Trong đó: H: Tổng cột áp (m)
Ha: Cột áp thực tế (m)
pd : Áp suất phát sinh trên bề mặt chất lỏng phía xả (Pa)
ps : Áp suất phát sinh trên bề mặt chất lỏng phía hút (Pa)
: Khối lượng riêng chất lỏng (kg/m3)
g : Gia tốc trọng trường (= 9.8 m/s2)
hf : Tổng tổn thất (m)
4-5
Copyright © 2013 EBARA CORPORATION All Right Reserved


hld

H

Had

Bể xả

Ha

Has

Bể hút

hls

H = Has + Had + h1s + h1d + vd2/2g

H. 4 : Bơm lắp phía trên mực chất lỏng của bể hút
4-6
Copyright © 2013 EBARA CORPORATION All Right Reserved


hld
H
Ha
hls

Had

Bể xả

Has

Bể hút
H = Had－Has + h1s + h1d + vd2/2g

H. 5: Bơm lắp phía dưới mực chất lỏng của bể hút
4-7
Copyright © 2013 EBARA CORPORATION All Right Reserved


hld

Bể xả

H
Ha

Bể hút

H = Ha + h1d + vd2/2g

H. 6 Kiểu bơm trục đứng
4-8
Copyright © 2013 EBARA CORPORATION All Right Reserved


Miệng xả ngập trong nước

Miệng xả mở trong không khí

Ha’

Ha

Ha’ > Ha

Ảnh hưởng điểm cuối ống xả đến tổng cột áp

4-9
Copyright © 2013 EBARA CORPORATION All Right Reserved


APPENDIX I

（1） Tổn thất ma sát trong ống thẳng.
Công thức của Darcy-Weisbach
hf
L
D

v

L v2

hf = l ___ ____
D 2g

--------- (2)

hf : Tổn thất ma sát(m)
l : Hệ số ma sát
L : Chiều dài ống(m)

D: Đường kính trong. (m)
v : Vận tốc dòng(m/s)
g : Gia tốc trọng trường
(= 9.8 m/s2)
4-10
Copyright © 2013 EBARA CORPORATION All Right Reserved


A: Ống thép hàn sử dụng 40 năm
Ống gang sử dụng 20 năm
Ống bê tông cũ

Hệ số ma sát λ

B: Ống thép hàn sử dụng 20 năm
Ống gang mới
Ống bề tông
C: Ống tráng nhựa
Bề mặt ống bê tông nhẵn
Ống thép hàn mới

Đường kính trong ống D (mm)
2-11
λ versus
Pipe
Diameter
λ tương
ứng với
đường

kính ống
4-11

Copyright © 2013 EBARA CORPORATION All Right Reserved


APPENDIX I

l = {0.02 + 1/(2,000•D)}•a
--------- (3)

Tốc độ dòng chảy l/p

a = 1.3 ~ 1.5

0.02

1
•a
2000D

H. 7
Tổn thất cột áp do
ma sát mm/ m
trong ống thép
thẳng.
Tổn thất cột áp mm/m

4-12
Copyright © 2013 EBARA CORPORATION All Right Reserved

APPENDIX I

Tổn thất ma sát trong ống thẳng dài.
Công thức của Hazen-Williams
hf =

10.666 • Q1.85

_______________ • L

--------- (4)

C 1.85 • D4.87

hf : Tổn thất ma sát(m) D: Đường kính trong. (m)
C : Hệ số dòng chảy
Q : Tốc độ dòng chảy(m3/s)
L : Chiều dài ống(m)
Giá trị C : Ống thép(mới) 140, Ống xi măng
Ống thép(cũ)
100, Ống Amiăng xi măng
Ống gang(mới) 130, Xi măng ứng suất
Ống gang (cũ) 100, Ống nhựa FRP

140
130
130
150

4-13
Copyright © 2013 EBARA CORPORATION All Right Reserved


Tổn thất trên 1,000 mm trong ống

Đường kính ống (mm)

Lưu lượng(m3/giây)

H. 8 Tổn thất cột áp do ma sát (Hazen-Williams C=130)
4-14
Copyright © 2013 EBARA CORPORATION All Right Reserved


Tổn thất do ma sát của kênh dẫn hở/máng dẫn kín
Công thức Manning
hf

n2 V2

L

R4/3

_____ = ________

--------- (5)

hf : Tổn thất ma sát (m)
R: Bán kính thuỷ lực(m)
n : Hệ số nhám bề mặt
V: Vận tốc trung bình (m/s)
L : Chiều dài kênh dẫn(m)
Vật liệu
Thép
Gang
Bê tông

n

Vật liệu

0.010~0.016

Gỗ
0.010~0.015 Gạch
0.011~0.017 Đất

n
0.010~0.015
0.011~0.017
0.018~0.025

4-15
Copyright © 2013 EBARA CORPORATION All Right Reserved


Tổn thất do ma sát của các thiết bị khác trên đường ống

• Các thiết bị trên ống và van thì tổn thất phụ thuộc vào tuỳ hình
dạng khác nhau tuy nhiên nó được tính theo phương trình (6).

hf

hf = ζ

v2

____

--------- (6)

v

2g

hf : Tổn thất do ma sát(m) ζ : Hệ số ma sát
v : Tốc độ dòng chảy (m/s)
g : Gia tốc trọng trường (= 9.8 m/s2)
4-16
Copyright © 2013 EBARA CORPORATION All Right Reserved


APPENDIX I

（2） CHIỀU DÀI TƯƠNG ĐƯƠNG CỦA CÁC THIẾT BỊ ĐƯỜNG ỐNG

Đường kính ống (mm)
Phụ kiện đường ống

Cút 90o
Cong 90o
Van cầu
Van cổng
Van một chiều hoăc van đáy

4-17
Copyright © 2013 EBARA CORPORATION All Right Reserved


Ví dụ: Hệ thống bơm như ở dưới được thiết kế để phân phối nước với
lưu lượng 1.2 m3/ph qua đường ống thép Ø100 mm với tổng chiều dài các
đoạn ống thẳng là 80 m, một van chân, 4 đoạn gấp khúc, một van kiểm tra
& một van cổng.
Ống thẳng
80 m
Van chân
11.6 m
Van kiểm tra
11.6 m
Van cổng
0.9 m
Gấp khúc 1.8 x 4 =7.2 m
Tổng
112 m
Từ H. A-1, Tổn thất cột áp tìm được
là 60 mm/m=0.06 m/m. Do đó, tổng
tổn thất do ma sát thu được là:
hf =0.06 x 112 x1.3 =8.74 m

H. 9 Ví dụ về hệ thống bơm
H. A-4

4-18
Copyright © 2013 EBARA CORPORATION All Right Reserved


APPENDIX I

（3） HỆ SỐ MA SÁT

Bảng 2 Hệ số ma sát

(1) Miệng hút
cạch thẳng

(8) Cút cong

(2) Miệng hút

(9) Cút gấp
khúc

cạnh vát mép

(10) Cút với n
gấp khúc

(3) Miệng hút

(11) Nhánh T

hing chuông

(12)Van cổng
(mở hoàn toàn)

(4) Ống mở
đột ngột

(13) Van bướm
(mở hoàn toàn)

(5) Ống mở dần dần
Hf=ξ(v1-v2)2/2g

(6) Ống thu đột
ngột
hf=ξv22/2g

(14) Van một
chiều cánh lật

(7) Lỗ thu
hf=ξv2/2g

(15) Van clapee

4-19
Copyright © 2013 EBARA CORPORATION All Right Reserved

Hiệu chỉnh Bảng 2: Hệ số ma sát
Thêm đẳng thức màu đỏ được cho bên dưới:
(5) Mở rộng dần dần
2

(6) Thu nhở đột ngột

(7) Vòi phun

4-20
Copyright © 2013 EBARA CORPORATION All Right Reserved


3 Lựa chọn các kiểu bơm và tốcđộ.
Bảng 3.

Lựa chọn các kiểu bơm
Tổng cột áp

Loại bơm

Vận tốc
đặc trưng
Ns

Trục ngang

Trục đứng

Đường
kính ống

Ly tâm

100 ~ 600

Một tầng cánh

Một tầng cánh

10 ~ 150m

10 ~ 200 m

> 40 mm

Đa tầng cánh

Đa tầng cánh

> 50 m

> 10 m

4 ~ 15 m

Một tầng cánh

(dòng hướng kính)

Dòng hỗn lưu 400 ~ 1,400

4 ~ 60 m
Đa tầng cánh

> 200
mm

> 10 m
Dòng hướng
trục

1,300 ~
2,000

<6m

<8m

> 300
mm

4-21
Copyright © 2013 EBARA CORPORATION All Right Reserved


Tổng cột áp (m)

Ly tâm

Hỗn lưu

Hướng trục

Lưu lượng ( m3/ph)

Phạm vi áp dụng
4-22
Copyright © 2013 EBARA CORPORATION All Right Reserved


APPENDIX I I

（1） Phạm
10,000 vi áp dụng

* Phạm vi áp dụng theo JIS

Tổng
cột Head
áp (m)(m)
Total

1,000

Ly tâm
100
Multi-stage

Đa tầng
cánh

*
Double Suction

Hai cửa hút
10

Single-stage*

Một tầng
cánh

*

Mixed Flow

Dòng hỗn lưu

Axial Flow

Dòng hướng trục

1
0.1

1.0

10.0

100.0

1,000.0

3 (m3/phút)
LưuLlượng
(m /min)

H. 10 Phạm vi áp dụng
4-23
Copyright © 2013 EBARA CORPORATION All Right Reserved


（7）

（8）

（9）
Trong đó: Nms: Vận tốc động cơ đồng bộ (v/ph)
Hz: Tần số của nguồn điện AC
Np: Số cực động cơ
Chú ý: Vận tốc đồng bộ(v/ph) của mô tơ 3 pha AC như bên dưới:

Vận tốc đủ tải của động cơ: Nm= (1 - 0.02~0.03) Nms
4-24
Copyright © 2013 EBARA CORPORATION All Right Reserved

Cột áp dương

Cột áp âm

Cột áp âm

Cột áp hút

Cột áp dương

Lưu lượng bơm hai cửa hút (m3/ph)

Lưu lượng bơm một cửa hút (m3/ph)

H.
Suction
and
forbơm
Centrifugal
H. 2-11
11 Cột
áp hútHead
& Tốc
độSpeed
của các
ly tâm -1Pumps -1
4-25

Copyright © 2013 EBARA CORPORATION All Right Reserved