Tính NPSH · NPSH khả dụng và kiểm tra xâm thực

Tính NPSH khả dụng tại cửa vào bơm từ nhiệt độ nước, áp suất khí quyển (độ cao), áp suất bể hút, mực nước và tổn thất hút. Nhập NPSHr của nhà sản xuất để xem phần dư và nguy cơ xâm thực.

NPSH và xâm thực

Khi áp suất tại cửa vào bơm thấp hơn áp suất hơi bão hòa ở nhiệt độ nước, bọt hơi hình thành rồi vỡ, ăn mòn cánh bơm, gây ồn, rung và giảm cột áp. Đó là xâm thực.

NPSH khả dụng (NPSHa) cho biết áp suất cửa vào còn cao hơn áp suất hơi bao nhiêu, tính bằng cột áp (m). Nó do hệ thống quyết định: áp suất trên mặt nước, mực nước, tổn thất hút và nhiệt độ. NPSHa = (P_s − P_v)/(ρ g) + z_s − h_fs.

NPSH yêu cầu (NPSHr) là giá trị bơm cần để chạy không giảm hiệu suất quá mức quy định, do nhà sản xuất xác định bằng thử nghiệm. NPSHa phải lớn hơn NPSHr một cách đủ an toàn.

Áp suất hơi và chiều cao hút tối đa lý thuyết theo nhiệt độ nước

Áp suất hơi và khối lượng riêng của nước bão hòa theo IAPWS-IF97. Cột cuối là giới hạn lý thuyết (P_atm − P_v)/(ρ g) khi bể hở (101,325 kPa), tổn thất hút 0 và NPSHr 0; chiều cao hút thực tế phải thấp hơn giá trị này trừ đi tổn thất hút và NPSHr.

Nhiệt độ °C	Áp suất hơi kPa	Khối lượng riêng kg/m³	Cột áp hơi m	Hút tối đa m
10	1,228	999,7	0,13	10,21
20	2,339	998,2	0,24	10,11
30	4,247	995,6	0,43	9,94
40	7,384	992,2	0,76	9,65
50	12,351	988,0	1,27	9,18
60	19,946	983,2	2,07	8,44
70	31,201	977,7	3,25	7,31
80	47,415	971,8	4,98	5,66
90	70,182	965,3	7,41	3,29
100	101,418	958,4	10,79	−0,01

Gần 100 °C giới hạn xuống 0 hoặc âm nên không thể hút lên, mặt nước phải cao hơn bơm (đẩy vào). Ở vùng cao, áp suất khí quyển thấp hơn làm giới hạn giảm ở cùng nhiệt độ.

Câu hỏi thường gặp

NPSHa và NPSHr khác nhau thế nào?

NPSHa (khả dụng) là giá trị hệ thống cung cấp tại cửa vào bơm, tính từ áp suất trên mặt nước, mực nước, tổn thất hút và nhiệt độ. NPSHr (yêu cầu) là giá trị bơm đòi hỏi, nhà sản xuất xác định bằng thử nghiệm, ghi trên đường đặc tính và tăng theo lưu lượng. NPSHa phải lớn hơn NPSHr trên toàn dải vận hành.

Vì sao không hút được nước nóng?

Khi nhiệt độ tăng, áp suất hơi tăng nhanh và cột áp hơi tiến gần cột áp khí quyển. Từ bể hở, nước 20 °C về lý thuyết hút lên được khoảng 10 m, nhưng 80 °C chỉ khoảng 5,7 m và 100 °C thì bằng 0. Còn phải trừ tổn thất hút và NPSHr, nên nước nóng thường được thiết kế đẩy vào, mặt nước cao hơn bơm.

Cần để phần dư NPSH bao nhiêu?

Chỉ có một điều chắc chắn: phần dư bằng 0 hoặc âm là có nguy cơ xâm thực. Phần dư cần thiết tùy loại bơm, tốc độ riêng phía hút, dải vận hành và chất lỏng, nên không có một con số chung. Hãy xem số liệu nhà sản xuất và hướng dẫn tỉ số dư NPSH trong ANSI/HI 9.6.1. Mức 0,5 đến 1 m trở lên hay dùng chỉ là kinh nghiệm tham khảo.

Công thức và nguồn

Công thức dùng trong công cụ và bảng trên. Áp suất kPa nhân 1000 để ra Pa.

Mục	Công thức	Giải thích · cơ sở
NPSH khả dụng	NPSHa = (P_s − P_v) / (ρ g) + z_s − h_fs	P_s áp suất tuyệt đối trên mặt nước, P_v áp suất hơi, z_s mực nước (+ đẩy vào, − hút lên), h_fs tổn thất hút
Áp suất mặt nước	P_s = P_atm + P_g	P_atm áp suất khí quyển, P_g áp suất dư của bể (bể hở 0, chân không âm)
Độ cao → áp suất	P_atm = 101,325 (1 − 2,25577 × 10⁻⁵ z)^5,2559	z độ cao m, kết quả kPa. ASHRAE Fundamentals 2017, chương 1, pt 3 (giống bộ máy tính)
Áp suất hơi, khối lượng riêng	P_v = p_sat(t), ρ = 1 / v_f(t)	IAPWS-IF97 vùng 4 áp suất bão hòa, vùng 1 thể tích riêng nước bão hòa. Giống bảng hơi bão hòa
Phần dư và tỉ số	ΔNPSH = NPSHa − NPSHr, NPSHa / NPSHr	Phần dư bằng 0 hoặc âm là có nguy cơ xâm thực. Phần dư cần thiết kiểm tra theo nhà sản xuất và ANSI/HI 9.6.1

Nguồn

IAPWS R7-97(2012), Revised Release on the IAPWS Industrial Formulation 1997 for the Thermodynamic Properties of Water and Steam (IAPWS-IF97): áp suất bão hòa, thể tích riêng nước bão hòa
ANSI/HI 9.6.1, Rotodynamic Pumps Guideline for NPSH Margin (giá trị xem trong bản gốc)
ASHRAE Handbook Fundamentals 2017, chương 1 Psychrometrics, pt 3 (độ cao sang áp suất, bộ máy tính)

Phép tính tiếp theo

Thứ tự thường gặp trong thiết kế HVAC: xác định các trạng thái không khí trên đồ thị, kiểm tra đọng sương, lấy lưu lượng gió cấp từ tải, chọn kích thước ống gió và ống nước, rồi tính cột áp bơm. Khi chạy thử, kiểm tra công suất dàn lạnh từ hai điểm đo ở đầu vào và đầu ra.

1Đồ thị không khí ẩmĐiểm trạng thái, hòa trộn, tải dàn lạnh kW
2Tính điểm sươngĐọng sương trên kính, tường, ống; chiều dày bảo ôn
3Máy tính VPDĐộ ẩm nhà kính theo VPD (kPa) và HD (g/m³)
4Tính tải lạnhNhiệt hiện, nhiệt ẩn, SHF, gió cấp
5Tính lưu lượng thông gióSố lần trao đổi, m³/h, ASHRAE 62.1
6Tính kích thước ống gióLưu lượng gió sang ống tròn và chữ nhật
7Tính tĩnh áp quạtTổn thất → tĩnh áp và công suất
8Tính kích thước ống nướcLưu lượng nước sang cỡ ống danh nghĩa
9Tính cột áp bơmTổn thất từng đoạn → tổng cột áp, công suất trục
10Tính NPSHKiểm tra xâm thực phía hútTrang này
11Tính kích thước ống hơiĐề xuất cỡ ống hơi theo vận tốc hoặc tổn thất áp suấtTiếp theo
12Kích thước ống hồi nước ngưngĐề xuất cỡ ống sau bẫy theo vận tốc hơi tái bay hơi
13Bảng hơi nước bão hòaTra nhiệt độ bão hòa, ẩn nhiệt, entanpi theo áp suất hoặc nhiệt độ
14Tính công suất dàn lạnhHai điểm đo → công suất dàn lạnh kW
15Tính economizerCó lấy gió tươi không → tiết kiệm kW
16Quy đổi tấn lạnh sang kW · đơn vịRT, kW, kcal/h, m³/h (CMH), CFM, mmH₂O, Pa

Xem thêm

Cách đọc đồ thị không khí ẩm Sáu họ đường, quá trình, SHF, các bước dựng
Bài tập đồ thị không khí ẩm 15 bài dạng đề thi, chấm điểm, các bước vẽ
Ví dụ giải mẫu Tình huống thiết kế thực tế, giải từng bước (tiếng Anh)
Tính entanpi và độ chứa hơi Bầu khô + độ ẩm ra h, W, điểm sương
Tính bầu ướt và độ ẩm tương đối Bầu khô + một giá trị ẩm ra RH, bầu ướt, điểm sương, g/m³
Tính không khí hòa trộn Lưu lượng OA + RA ra bầu khô, RH, enthalpy hòa trộn
Quy đổi tấn lạnh sang kW Bảng RT, kcal/h, Btu/h
Quy đổi CMH sang CFM m³/h, m³/min, CFM, L/s, m³/s
Quy đổi mmH₂O sang Pa Áp suất tĩnh theo mmH₂O, inWG, kPa, psi
Quy đổi đơn vị áp suất kgf/cm², bar, psi, MPa, mH₂O

Cập nhật lần cuối 2026-11-09.