Công suất thủy lực của bơm là gì?
Công suất thủy lực là phần công suất hữu ích mà bơm truyền cho chất lỏng nó vận chuyển. Giá trị này phụ thuộc vào lượng chất lỏng được đẩy đi (lưu lượng), độ cao hay áp lực mà chất lỏng được đưa lên (cột áp), khối lượng riêng của chất lỏng và gia tốc trọng trường. Công cụ này sử dụng công thức kinh điển \(P = \rho g Q H\) và trả về kết quả theo kilowatt, watt cùng mã lực, đồng thời cho biết công suất trục cần thiết khi đã tính đến hiệu suất của bơm.
Cách sử dụng
Nhập khối lượng riêng của chất lỏng (nước có giá trị khoảng 1000 kg/m³), gia tốc trọng trường (9,81 m/s² trên Trái Đất), lưu lượng thể tích tính bằng mét khối trên giây và tổng cột áp tính bằng mét. Bạn cũng có thể nhập hiệu suất của bơm dưới dạng phần trăm để ước tính công suất trục (công suất hãm) mà động cơ phải cung cấp. Hãy để hiệu suất ở mức 100% nếu chỉ muốn xem công suất thủy lực.
Giải thích công thức
Tích số \(\rho g H\) chính là áp suất (tính bằng pascal) mà bơm phải vượt qua; nhân với lưu lượng \(Q\) sẽ cho công suất tính bằng watt. Chia cho 1000 để đổi sang kilowatt:
$$P = \frac{\rho \cdot g \cdot Q \cdot H}{1000}$$
Do bơm thực tế luôn hao tổn năng lượng vì ma sát và rối loạn dòng chảy, nên động cơ phải cung cấp nhiều hơn công suất thủy lực; chia cho hiệu suất sẽ ra công suất trục.
Ví dụ minh họa
Bơm nước (\(\rho = 1000\ \text{kg/m}^3\)) với lưu lượng \(Q = 0{,}05\ \text{m}^3/\text{s}\) lên cột áp \(H = 20\ \text{m}\), lấy \(g = 9{,}81\ \text{m/s}^2\). Công suất thủy lực $$P = 1000 \times 9{,}81 \times 0{,}05 \times 20 = 9810\ \text{W} = 9{,}81\ \text{kW}$$ Với hiệu suất 70%, công suất trục $$P_{shaft} = \frac{9{,}81}{0{,}70} \approx 14{,}01\ \text{kW}$$
Câu hỏi thường gặp
Nên dùng khối lượng riêng nào? Nước sạch có giá trị khoảng 1000 kg/m³; nước nóng, nước muối hay dầu sẽ khác, vì vậy hãy dùng đúng giá trị của chất lỏng mà bạn đang bơm.
Vì sao công suất trục lớn hơn công suất thủy lực? Không có bơm nào đạt hiệu suất tuyệt đối — ma sát, rò rỉ và rối loạn dòng chảy khiến động cơ phải cung cấp thêm công suất.
Làm sao đổi đơn vị lưu lượng? \(1\ \text{m}^3/\text{s} = 3600\ \text{m}^3/\text{h} = 1000\ \text{L/s}\). Hãy quy đổi về m³/s trước khi nhập giá trị Q.
