Nhãn bơm ghi cột áp H = 60 m, trong khi đồng hồ áp suất ngoài hiện trường lại đọc bằng bar. Hai con số nói về cùng một thứ nhưng khác đơn vị, và chỉ cần lệch một bước quy đổi là có thể chọn sai bơm. Muốn so sánh chúng, trước hết phải hiểu mét cột nước là gì và đổi qua lại thế nào cho đúng.
- Mét cột nước (mH₂O) biểu thị áp suất bằng chiều cao cột nước tạo ra áp suất đó.
- Đổi sang bar, kPa, psi bằng hệ số cố định, quy tắc 1 bar bằng 10 m chỉ là số làm tròn.
- Với chất lỏng khác nước, cột áp tính bằng mét không đổi nhưng áp suất đổi theo tỷ trọng.
- Cột áp H trên datasheet là con số để cộng, so sánh và chọn bơm.
Mét cột nước là gì?
Mét cột nước là đơn vị biểu thị áp suất bằng chiều cao của cột nước tạo ra áp suất đó, ký hiệu là mH₂O. Cột nước cao 1 m tạo ra áp suất khoảng 9,81 kPa ở đáy cột. Đơn vị này được dùng rộng rãi cho bơm vì cột áp của bơm cũng được tính bằng mét.
Cơ sở là công thức áp suất thủy tĩnh p = ρ × g × h. Trong đó p là áp suất (Pa), ρ là khối lượng riêng của chất lỏng (kg/m³), g là gia tốc trọng trường (m/s²) và h là chiều cao cột chất lỏng (m). Với nước, ρ = 1.000 kg/m³ và g = 9,81 m/s², nên h = 1 m cho p = 9.810 Pa.
Quy đổi mét cột nước sang bar, kPa, psi
Việc quy đổi chỉ cần một hệ số cố định cho mỗi đơn vị. Bảng dưới cho cả hai chiều, từ mH₂O sang đơn vị khác và ngược lại, để bạn tra nhanh khi đọc nhãn bơm, đồng hồ áp suất hoặc bản vẽ thiết kế.
| Đơn vị | 1 mH₂O bằng | 1 đơn vị đó bằng |
|---|---|---|
| kPa | 9,81 kPa | 0,102 mH₂O |
| bar | 0,0981 bar | 10,2 mH₂O |
| psi | 1,42 psi | 0,703 mH₂O |
| kgf/cm² | 0,1 kgf/cm² | 10 mH₂O |
Cách quy đổi mét cột nước nhanh và sai số khi làm tròn
Khi ước lượng nhanh, nhiều người nhớ 1 bar bằng 10 m. Giá trị chính xác hơn là 1 bar bằng khoảng 10,2 m, vì 1 mH₂O quy ước tương ứng 9.806,65 Pa theo bảng hệ số quy đổi của NIST. Các tài liệu ghi 10, 10,19 hay 10,2 thực chất là cùng một giá trị, chỉ khác mức làm tròn.
Sai lệch này nhỏ ở cột áp thấp nhưng tăng dần theo chiều cao. Cột áp 100 m ứng với 9,81 bar, nếu làm tròn thành 10 bar thì lệch khoảng 2%. Với tính toán cần độ chính xác, như kiểm tra giới hạn áp suất của thiết bị, hãy dùng hệ số đầy đủ.
Mét cột nước khi chất lỏng không phải nước
Cột áp của bơm tính bằng mét nên không phụ thuộc vào chất lỏng, nhưng áp suất bơm tạo ra thì tỷ lệ với tỷ trọng. Cùng một cột áp, chất lỏng nặng hơn nước cho áp suất cao hơn và chất lỏng nhẹ hơn nước cho áp suất thấp hơn.
Hai công thức cần nhớ là p = ρ × g × H và H = p / (ρ × g). Ví dụ một bơm có cột áp H = 60 m, tính với g = 9,81 m/s²:
| Chất lỏng | ρ (kg/m³) | Áp suất (kPa) | Áp suất (bar) |
|---|---|---|---|
| Nhẹ hơn nước | 800 | 470,9 | 4,71 |
| Nước | 1.000 | 588,6 | 5,89 |
| Nặng hơn nước | 1.200 | 706,3 | 7,06 |
Tỷ trọng ở đây là giá trị giả định để minh họa, không chỉ một chất lỏng cụ thể. Ngoài áp suất, công suất thủy lực của bơm cũng tăng theo tỷ trọng khi lưu lượng và cột áp giữ nguyên, nên khi bơm chất lỏng đặc hơn nước cần kiểm tra lại công suất động cơ.
Ý nghĩa của cột áp H tính bằng mét cột nước trong thiết kế và chọn bơm
Cột áp H trên nhãn và datasheet cho biết năng lượng bơm truyền cho mỗi đơn vị trọng lượng chất lỏng, tính bằng mét. Vì cùng đơn vị mét, ta cộng trực tiếp được chênh cao độ, áp suất yêu cầu và tổn thất đường ống để ra cột áp cần có.
Đổi về mét rồi mới cộng
Lỗi hay gặp là cộng thẳng mét với bar. Hãy đổi áp suất yêu cầu về mét trước. Ví dụ hệ thống có chênh cao độ 25 m, cần áp suất 3 bar ở điểm cuối và tổn thất đường ống 8 m:
- Chênh cao độ: 25 m.
- Áp suất yêu cầu: 3 bar, tương đương khoảng 30,6 m.
- Tổn thất đường ống: 8 m.
- Cột áp cần có: 25 + 30,6 + 8 = 63,6 m.
Đây là ví dụ minh họa. Cách tính đầy đủ nằm trong bài cách tính cột áp tổng của hệ thống.
Đọc cột áp bằng mét cột nước trên datasheet PST65
Lấy bơm ly tâm đầu hút cuối liền trục PST65 của Parolli làm ví dụ. Dòng này có cột áp tối đa 151 m và áp suất làm việc tối đa 16 bar. Quy đổi cho nước, 151 m ứng với khoảng 14,81 bar, còn 16 bar ứng với khoảng 163,1 m.
Đây là hai thông số riêng và cần đối chiếu cả hai khi chọn bơm. Khi bể hút có áp suất dương hoặc nguồn cấp từ mạng áp lực, hãy tính cả áp suất ở phía hút, không chỉ cột áp của bơm. Các dòng khác có trong các dòng bơm công nghiệp của Parolli.
Lỗi thường gặp và checklist theo đối tượng
Phần lớn sai sót khi dùng mét cột nước đến từ việc lẫn đơn vị hoặc quên điều kiện chất lỏng, chứ ít khi do công thức. Nếu thống nhất đơn vị ngay từ hồ sơ thiết kế và báo giá, bạn tránh được hầu hết rủi ro chọn bơm sai cột áp hoặc sai giới hạn áp suất.
- Nhầm cột áp (m) với áp suất (bar).
- Dùng 1 bar bằng 10 m trong tính toán cần độ chính xác.
- Quên tỷ trọng khi chất lỏng không phải nước.
- Cộng mét với bar khi chưa đổi cùng đơn vị.
- Bỏ qua áp suất ở phía hút.
Khi hỏi báo giá, hãy ghi cột áp H bằng mét kèm loại chất lỏng và tỷ trọng, ghi áp suất theo bar hoặc kPa và nói rõ đó là áp suất hút hay áp suất xả.
Hiểu đúng mét cột nước giúp bạn đổi qua lại giữa cột áp của bơm và áp suất trên đồng hồ mà không bị lệch. Hãy đổi mọi thông số về cùng một đơn vị trước khi so sánh hoặc cộng, và luôn ghi kèm loại chất lỏng. Nếu cần chọn bơm theo cột áp và áp suất của hệ thống, hãy liên hệ Parolli để được tư vấn: 0909 958 114.
Câu hỏi thường gặp về mét cột nước
1 mét cột nước bằng bao nhiêu bar?
1 mét cột nước bằng khoảng 0,0981 bar, tương đương 9,81 kPa. Ngược lại 1 bar bằng khoảng 10,2 mét cột nước.
Cột áp 100 m tương đương bao nhiêu bar?
Với nước, cột áp 100 m tương đương khoảng 9,81 bar. Nếu làm tròn theo quy tắc 1 bar bằng 10 m thì được 10 bar, lệch khoảng 2%.
Cột áp bơm thay đổi thế nào khi bơm chất lỏng nặng hơn nước?
Cột áp tính bằng mét không đổi, nhưng áp suất bơm tạo ra tăng theo tỷ trọng. Công suất thủy lực cũng tăng theo.
Vì sao catalogue bơm ghi cột áp bằng mét còn đồng hồ ghi bằng bar?
Mét không phụ thuộc loại chất lỏng nên tiện cho việc chọn bơm. Đồng hồ thì đo áp suất thực tế tại một điểm nên dùng bar hoặc kPa.