Xâm thực bơm và thông số NPSH

Máy bơm hoạt động bằng cách tạo ra sự chênh lệch áp suất giữa đầu vào và đầu ra. Khi chất lỏng chảy qua máy bơm, nó chịu áp suất giảm dần đều dọc theo đường dẫn dòng chảy.

Nếu áp suất ở đầu vào thấp hơn áp suất hơi của chất lỏng, các bong bóng sẽ hình thành ở đầu vào. Đó chính là hiện tượng xâm thực, gây hư hại thành phần trong bơm (đặc biệt là cánh bơm) ảnh hưởng đến hoạt động bơm, giảm công suất, vận hành không êm ái…

Chúng ta sẽ cần lưu ý điều gì để bơm được thiết kế đúng và vận hành ổn định? Bài viết này sẽ giúp bạn có cái nhìn tổng quan về xâm thực, các thông số NPSH và các lưu ý cho việc tối ưu quá trình hoạt động của bơm.

1/ Hiện tượng xâm thực:

Xâm thực bản chất là hiện tượng hình thành các bọt khí trong chất lỏng. Nó là hệ quả của quá trình tác động lực vào chất lỏng. Xâm thực thường xảy ra khi một chất lỏng chịu sự thay đổi áp suất trong một khoảng thời gian ngắn gây ra sự hình thành các lỗ sâu trong chất lỏng, nơi áp suất tương đối thấp. Khi chịu áp lực cao hơn, các bọt khí này sẽ nổ tung ra và có thể tạo ra một sóng xung kích cực mạnh.

Việc lặp đi lặp lại của các bọt khí bị vỡ tung này sẽ ảnh hưởng rất lớn tới bề mặt kim loại. Gây ra hao mòn, hỏng hóc, thường nhìn thấy rõ nhất ở các bơm cánh quạt, tua bin của máy bơm nơi xảy ra sự thay đổi đột ngột theo hướng của chất lỏng.

Sóng xung kích hình thành do sự nổ tung của các bọt khí gây ra thiệt hại đáng kể cho các bộ phận chuyển động. Xâm thực thường là một hiện tượng không mong muốn. Nó thường được đặc biệt tránh trong thiết kế của các máy như tua-bin hoặc cánh quạt, và loại bỏ xâm thực là một lĩnh vực chính trong nghiên cứu về động lực học chất lỏng.

 

2/ NPSH – Net Positive Suction Head:

NPSH (design margin) được định nghĩa là chiều cao cột áp hút bơm được thiết kế dư.

Ngoài ra, chúng ta sẽ còn 2 thông số là NPSHa và NSPHr:

NPSHa – Net Positive Suction Head available được định nghĩa là chiều cao cột áp hút thực của hệ thống bơm bao gồm: áp suất thuỷ tĩnh + áp suất bề mặt – áp suất bay hơi của lưu chất – (tổn áp trên đường ống + van + thiết bị … + qua các fitting).

NPSHr – Net Positive Suction Head required được định nghĩa là chiều cao cột áp hút thực tối thiểu của bơm khi mà cột áp toàn phần đã giảm xuống 3% do áp suất hút thấp và do sự hình thành bọt khí trong lòng bơm, NPSHr thường được cung cấp bởi nhà sản xuất bơm.

NPSH (design margin) = NPSHa – NPSHr

Đây là chiều cao hút của bơm được thiết kế dư.

 

3/ Các điều kiện về NPSH:

Khi chọn máy bơm phù hợp nhất cho một ứng dụng cụ thể, điều quan trọng là đảm bảo rằng NPSHa lớn hơn NPSHr để tránh xâm thực. Nói cách khác, hệ thống phải có sẵn một lượng áp suất phía đầu hút lớn hơn mức yêu cầu của máy bơm.

NPSHa được tính bằng công thức sau:

NPSHa = Ha ± Hz – Hf + Hv – Hvp

 Trong đó:

+ Ha: Áp suất tuyệt đối, thường là áp suất khí quyển, được tác dụng lên bề mặt chất lỏng

+ Hz: Khoảng cách giữa bề mặt chất lỏng trong bể và đường tâm máy bơm

+ Hf: Tổn thất do ma sát trong đường ống hút

+ Hv: Vận tốc đầu ở cổng hút bơm

+ Hvp: Áp suất hơi tuyệt đối của chất lỏng ở nhiệt độ bơm

 

4/ Chọn bơm theo thông số NPSH

Yếu tố quan trọng cần xem xét khi lựa chọn máy bơm là NPSH. Biên độ sai số giữa NPSHa tính toán và NPSHr do nhà sản xuất cung cấp phải là 10% trở lên để đảm bảo tránh được sự xâm thực. Các yếu tố khác cần xem xét khi chọn máy bơm bao gồm:

– Nhiệt độ: Nhiệt độ chất lỏng càng cao, áp suất hơi của lưu chất càng lớn. Điều này có ảnh hưởng đáng kể đến NPSH, Hvp cao làm cho NPSHa giảm xuống. Điều quan trọng là phải xem xét điều này, đặc biệt nếu máy bơm đang được sử dụng trong các ứng dụng nhiệt độ cao như bơm nước nóng..v.v..

– Tốc độ hút riêng (Nss): Giá trị duy nhất này được tính toán từ ba yếu tố: lượng cột được tạo ra bởi một máy bơm, tốc độ hoạt động của máy bơm và lượng NPSH cần thiết cho hoạt động của máy bơm. Giá trị Nss cao có thể chỉ ra rằng máy bơm dễ bị xâm thực.

– Khoảng cách giữa bơm và nguồn hút: Do ảnh hưởng đến NPSHa, nên xem xét khoảng cách giữa máy bơm và nguồn hút.

– Thiết kế máy bơm: Thiết kế máy bơm, tuổi thọ và tốc độ quay của các cánh bơm sẽ ảnh hưởng đến NPSH cần thiết để máy bơm hoạt động bình thường.

Hy vọng những kiến thức trên đây sẽ giúp ích cho các bạn trong việc tìm hiểu về NPSH và quá trình xâm thực máy bơm. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào hoặc cần được tư vấn và hỗ trợ. Hãy liên hệ ngay với chúng Intech Pump Vietnam để có được giải pháp tối ưu nhất.