Kỹ thuật

Tổng cột áp động (TDH) cho đường ống chính dâng nước

9
Tính toán tổng cột áp động (TDH)

Tổng cột áp động (TDH) cho đường ống chính dâng nước là tổng chiều cao tương đương mà máy bơm phải vượt qua để cung cấp nước từ nguồn đến điểm phân phối, tính đến độ cao, ma sát và tổn thất áp suất. Trong hệ thống cấp nước, đường ống chính tăng lên là đường ống từ xả bơm đến đầu ra trên cao, nơi TDH đảm bảo kích thước máy bơm phù hợp.

Công thức TDH

TDH bằng cột áp tĩnh cộng với tổn thất cột áp ma sát cộng với đầu áp suất (nếu có).
Cột áp tĩnh là chênh lệch độ cao thẳng đứng từ mực nước bơm đến điểm xả cao nhất.
Phương trình đầy đủ là TDH=Δz+Δψ/ρg+Δv^2/2g+hF, trong đó Δz là sự thay đổi độ cao, áp suất và vận tốc thường nhỏ đối với nguồn nước, và hF là tổn thất do ma sát.

Các thành phần chính

  • Cột áp tĩnh: Nâng thẳng đứng, ví dụ: từ mức rút giếng đến đỉnh bể.

  • Tổn thất áp do ma sát: Tổn thất trong đường ống chính tăng do chiều dài ống, đường kính, vật liệu, tốc độ dòng chảy, phụ kiện; sử dụng công thức hoặc biểu đồ Hazen-Williams hoặc Darcy-Weisbach.

  • Tổn thất áp do tỷ lệ áp suất / vận tốc: Nhu cầu áp suất xả hoặc thay đổi động năng nhỏ, thường nhỏ trong các hệ thống mở.

Các bước tính toán

Đo độ nâng thẳng đứng từ mực nước động đến đầu ra.
Tính toán tổn thất ma sát bằng cách sử dụng thông số kỹ thuật đường ống và tốc độ dòng chảy (ví dụ: thông qua biểu đồ ma sát cho GPM và kích thước đường ống nhất định), thêm chiều dài tương đương cho phụ kiện.
Các thành phần tổng: ví dụ: tĩnh 50 ft + ma sát 10 ft + áp suất 5 ft = 65 ft TDH.

Ví dụ

Đối với máy bơm 20 GPM nâng nước 50 ft theo chiều dọc qua 1000 ft của đường ống chính PVC 2 inch, cột áp tĩnh là 50 ft, tổn thất ma sát ≈15 ft (từ biểu đồ), mang lại TDH ≈65 ft. Chọn đường cong bơm phù hợp với TDH này ở lưu lượng yêu cầu.

MÁY BƠM CỦA BẠN CÓ ĐANG CHIẾN ĐẤU TRONG MỘT CUỘC CHIẾN KHÔNG THÀNH CÔNG? 🌊

Hãy tưởng tượng việc đẩy 50 lít nước mỗi giây qua một ống dài 1,2 km. Bây giờ, hãy tưởng tượng ống đó được nghiêng lên một ngọn đồi cao 25 ​​mét.

Đó là thách thức khi thiết kế một đường ống dẫn nước kiểu Rising Main.

Nếu bạn chỉ tính đến chiều cao của ngọn đồi (Static Lift), máy bơm của bạn sẽ hỏng. Để làm đúng, bạn cần Tổng Cột Áp Động (Total Dynamic Head – TDH). Dưới đây là cách chúng tôi tính toán từng bước:

1. Vận tốc tối ưu 🎯
Chúng tôi không chỉ chọn kích thước ống một cách ngẫu nhiên. Chúng tôi cần tốc độ “vừa phải”:

Quá chậm (< 0,7 m/s): Cát và cặn bẩn lắng đọng, làm tắc nghẽn ống.

Quá nhanh (> 2,0 m/s): Bạn có nguy cơ gặp hiện tượng “búa nước” và hóa đơn tiền điện tăng cao.

Sự lựa chọn: Chúng tôi đã chọn ống 250 mm.

Công thức: v = Q / A [1,02 m/s.] An toàn, sạch sẽ và hiệu quả.

2. Tính toán “Lực cản” (Tổn thất ma sát)
Nước tạo ra ma sát khi cọ xát vào thành ống. Sử dụng phương trình Hazen-Williams (giả sử PVC/HDPE với C=140):
H_f = {10,67 *1200 *0,05^ {1,852} / {140^ {1,852} * 0,25^ {4,87}

Kết quả: Ma sát tạo thêm 4,70 mét “đồi vô hình” mà máy bơm phải leo lên.

3. “Đường đi khó khăn” (Tổn thất nhỏ)

Mỗi khúc cua, van và đồng hồ đo đều tạo ra một chút hỗn loạn (sự nhiễu loạn).

Chúng tôi ước tính điều này chiếm 10% tổn thất do ma sát.

Kết quả: 4,70 * 0,10 = 0,47 mét.

4. Kết luận cuối cùng (TDH)

Để tìm Tổng cột áp động (TDH), chúng ta cộng thêm độ cao vật lý phải leo lên với năng lượng bị mất trong quá trình di chuyển:
Độ nâng tĩnh: 25,00 m
Tổn thất ma sát: 4,70 m
Tổn thất nhỏ: 0,47 m
📈 TDH = 30,17 mét

Tóm lại 💡
Khi chọn máy bơm, đừng chỉ nhìn vào bản đồ độ cao.

Đường kính ống và lựa chọn vật liệu sẽ thay đổi “phép tính” về tải trọng của máy bơm.

Các kỹ sư: Giá trị “C” ưa thích của bạn cho cơ sở hạ tầng cũ là bao nhiêu?

Bạn giữ nguyên 140 hay giảm xuống 120 để đảm bảo an toàn? Hãy cùng thảo luận trong phần bình luận! 👇


#WaterEngineering #CivilEngineering #Hydraulics #Infrastructure #ProjectManagement

Kỹ thuật nước, Kỹ thuật xây dựng, Thủy lực, Cơ sở hạ tầng, Quản lý dự án

(St.)

0 ( 0 bình chọn )

NGUYỄN QUANG HƯNG BLOG

https://nguyenquanghung.net
Kỹ sư cơ khí, bảo dưỡng, sửa chữa, tư vấn, thiết kế, chế tạo, cung cấp, lắp đặt thiết bị, hệ thống.

Ý kiến bạn đọc (0)

Để lại một bình luận

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *