1. Các loại công suất trong bơm ly tâm
Trong bơm ly tâm, thường xét 3 mức công suất:
1.1 Công suất thủy lực (nước nhận được)
\[P_{\text{th}} = \rho g Q H\]
-
ρ: khối lượng riêng nước (kg/m³)
-
g: gia tốc trọng trường (≈ 9,81 m/s²)
-
Q: lưu lượng thể tích (m³/s)
-
H: cột áp bơm tạo ra (m)
1.2 Công suất trục bơm
\[P_{\text{truc}} = \frac{P_{\text{th}}}{\eta}\]
Đó là công suất cần cung cấp cho trục bơm để thực hiện được công suất thủy lực \(P_{\text{th}}\), khi hiệu suất tổng \(\eta < 1\)
1.3 Công suất động cơ
-
Lớn hơn \(P_{\text{truc}}\) một chút do tổn thất cơ khí trong khớp nối, hộp số (nếu có).
-
Khi chọn động cơ thường nhân thêm hệ số dự trữ so với \(P_{\text{truc}}\)
Trong thực tế, đường P–Q trên catalog thường là:
-
hoặc là công suất trục bơm \(P_{\text{truc}}\)
-
hoặc đôi khi là công suất động cơ đề nghị cho từng điểm.
2. Công thức công suất trục \(P_{truc}\) từ H và Q
Từ định nghĩa:
\[P_{\text{th}} = \rho g Q H\]
Hiệu suất tổng của bơm:
\[\eta = \frac{P_{\text{th}}}{P_{\text{truc}}} \quad\Rightarrow\quad P_{\text{truc}} = \frac{P_{\text{th}}}{\eta} = \frac{\rho g Q H}{\eta}\]
Nghĩa là:
\[\boxed{ P_{\text{truc}}(Q) = \frac{\rho g\,Q\,H(Q)}{\eta(Q)} }\]
Đây là công thức tổng quát:→ Đường P–Q phụ thuộc đồng thời vào:
-
Đường cột áp H–Q,
-
Đường hiệu suất η–Q.
Với :
\[H(Q) \approx H_0 - KQ - aQ^2\]
3. Đường đặc tính P–Q: dạng và ý nghĩa
3.1. Trực giác cơ bản
Nếu tạm coi H ≈ const, η ≈ const (chỉ để dễ hình dung):
\[P_{\text{truc}} \approx \frac{\rho g H}{\eta}\]
⇒ P tỷ lệ gần như tuyến tính với Q.
Nhưng thực tế:
-
H giảm khi Q tăng (đường H–Q dốc xuống),
-
η tăng lên rồi giảm xuống theo Q (đường η–Q hình “chuông”).
Nên P–Q thực tế thường:
-
Tăng theo Q,
-
Có thể đạt cực đại rồi giảm nhẹ ở vùng Q lớn,
-
Dạng cụ thể phụ thuộc kiểu cánh (backward-curved, radial, forward-curved).
3.2. Bơm ly tâm cánh cong về sau (backward-curved)
Đây là loại rất phổ biến trong bơm nước, nước thải:
-
Đường H–Q giảm đều khi Q tăng.
-
Đường η–Q có đỉnh ở \(Q_{BEP}\).
Kết quả là đường P–Q:
-
Ở Q nhỏ:
-
H khá cao nhưng η thấp → P vẫn không quá lớn.
-
-
Khi Q tăng đến gần \(Q_{BEP}\)
-
H giảm nhẹ, η tăng mạnh → P tăng.
-
-
Vượt quá \(Q_{BEP}\):
-
H giảm nhanh hơn, η cũng giảm → P không tăng mãi, có thể hơi bằng phẳng hoặc giảm nhẹ.
-
→ Đây là kiểu “non-overloading power curve”:Không bị quá tải công suất khi Q tăng tới cực đại cho phép. Rất an toàn cho động cơ (khó bị chạy quá tải nếu mở van quá nhiều).
3.3. Cánh hướng kính và cánh cong về trước (forward-curved)
Cánh hướng kính (radial):
-
H–Q dốc xuống “vừa phải”, η–Q có đỉnh rõ.
-
P–Q thường tăng rồi gần như phẳng.
Cánh cong về trước (forward-curved) – hay gặp ở quạt:
-
H (hoặc áp suất) có thể không giảm nhiều khi Q tăng.
-
η ở vùng Q lớn có thể vẫn cao.
-
P–Q có thể tăng mạnh theo Q → kiểu “overloading curve”: nếu mở van / cửa quá lớn, động cơ có thể bị quá tải.
Trong bơm nước ly tâm công nghiệp, người ta ưa dùng cánh cong về...