Nghiên cứu, lựa chọn số lá cánh máy bơm ly tâm cột áp thấp và số lá cánh động cơ gió cho hệ thống máy bơm nước mặn sử dụng năng lượng gió phục vụ sản xuất muối cho vùng ven biển

à thiết kế 
theo lý thuyết (Lê Danh Liên, 2011), các thông 
số kỹ thuật chính của bánh công tác máy bơm ly 
tâm LTM 20-1,2 được cho như bảng 2, hình 1, 
hình 2 và hình 3. 
Bảng 1. Các thông số đầu vào tính toán 
Thông số Đơn vị Giá trị 
Cột nước H m 1 ÷1,5 
Lưu lượng Q m3/h 10 ÷15 
Số vòng quay trục bơm nb v/ph 150 ÷ 300 
Công suất động cơ gió N kW 1,2 
Bảng 2. Các thông số hình học chính của máy đã thiết kế 
Thông số Đơn vị Giá trị 
Đường kính ngoài cửa vào bánh công tác D0 mm 150 
Đường kính mép vào bánh công tác D1 mm 160 
Đường kính mép ra bánh công tác D2 mm 470 
Chiều rộng tiết diện kinh tuyến tại cửa vào b1 mm 60 
Chiều rộng tiết diện kinh tuyến tại cửa ra b2 mm 23 
Góc nghiêng lá cánh β1,0 12
0 
Góc dòng chảy bao lá cánh β1 17
0 
Hình 1. Kích thước cơ bản của bánh công tác máy 
bơm ly tâm nước mặn, trục đứng LTM 20-1,2 
Hình 2. Biên dạng prôphin cánh bánh 
 công tác máy bơm ly tâm nước mặn 
Hình 3. Sản phẩm bánh công tác bơm ly tâm LTM 20-1,2 đã thiết kế 
 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 73 (3/2021) 56 
4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 
4.1 Kết quả xác định số cánh bơm Z 
Với máy bơm ly tâm sử dụng động cơ gió 
công suất N = 1,2kW, tiến hành mô phỏng cho 
các trường hợp máy bơm có số lá cánh: Z = 2, 
3, 4, 5 và 6 cánh. Một số kết quả điển hình 
cho dưới hình 4, hình 5 và hình 6. 
a) 2 cánh b) 3 cánh c) 5 cánh 
Hình 4. Trường phân bố vận tốc dòng chất lỏng trong hệ thống dẫn dòng 
a) 2 cánh b) 3 cánh 
c) 5 cánh 
Hình 5. Trường phân bố vận tốc dòng chất lỏng trong hệ thống dẫn dòng 
 theo mặt cắt kinh tuyến bánh công tác 
Hình 6. Kết quả mô phỏng hiệu suất máy bơm 
Đối với trường hợp máy bơm ly tâm có 2 lá 
cánh (Hình 4a), thông qua hình ảnh mô phỏng cho 
thấy dòng chất lỏng phân bố không đều, có hiện 
tượng rối dòng tại vị trí chuyển tiếp của máng dẫn, 
khi ấy, tại vị trí chuyển tiếp, vận tốc dòng chảy rất 
thấp, V < 0,5 m/s. Hình 5a cho thấy vùng xoáy 
rộng tại khu vực chuyển tiếp của dòng chảy, đây 
là nguyên nhân gây ra tổn thất trong máy bơm, 
dẫn đến hiệu suất máy bơm giảm. Đặc biệt, tại vị 
trí này sẽ dễ gây nên xâm thực trong bơm, dẫn đến 
độ bền giảm, máy bơm làm việc không ổn định, 
sau một thời gian sẽ bị rung, ồn. Kết quả Hình 6 
cho thấy hiệu suất lớn nhất của máy bơm trong 
trường hợp 2 lá cánh đạt chỉ đạt ηb2max = 37%. Nói 
chung, đối với máy bơm ly tâm công suất nhỏ, cột 
áp thấp, hiệu suất này vẫn có thể chấp nhận được. 
Đối với trường hợp máy bơm ly tâm có 3 lá 
cánh. Hình 4b cho thấy tình hình dòng chảy trong 
hệ thống dẫn dòng được cải thiện hơn so với 
trường hợp 2 lá cánh. Tại vị trí chuyển tiếp của 
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 73 (3/2021) 57 
máng dẫn vẫn còn hiện tượng rối dòng, vận tốc tại 
góc dưới của máng dẫn cũng chỉ đạt V < 0,5m/s. 
Tuy nhiên, vùng rối không lan rộng như đối với 
trường hợp Z = 2, vận tốc dòng chảy tại miệng ra 
của buồng xoắn (thoát ra khỏi bánh công tác) 
(Hình 5b) tăng lên nhiều so với Z = 2, giá trị vận 
tốc đạt V= (1,5÷2,5)m/s. Hình 6 cho thấy hiệu 
suất lớn nhất của máy bơm trong trường hợp 3 lá 
cánh đạt ηb3max = 43,8%. Như vậy, trường hợp 
máy bơm sử dụng số lá cánh Z =3, hiệu suất tăng 
lên đáng kể so với máy bơm có Z = 2 ở cùng chiều 
cao bơm. 
Kết quả mô phỏng trường hợp số cánh Z = 5 
về tình hình dòng chảy trong bộ phận dẫn dòng 
(Hình 4c và Hình 5c) cho thấy tại vị trí chuyển 
tiếp của dòng chảy trong máng dẫn không còn 
hiện tượng rồi dòng như đối với 2 trường hợp 
trên. Tuy nhiên, tại vị trí mép ra của máng dẫn 
trong trường hợp này lại có hiện tượng dòng bị 
rối, nguyên nhân có thể do dòng lưu lượng dòng 
chảy tại vị trí miệng ra lớn hơn 2 trường hợp Z 
= 2, 3. Tuy vậy, bề rộng tại mép ra (b2) không 
thay đổi so với 2 trường hợp trên. Đây cũng là 
yếu tố dẫn đến tổn thất của máy bơm. Vì vậy, 
nhóm tác giả đã xem xét và tính toán để tăng bề 
rộng b2 nhằm nâng cao khả năng thoát của dòng 
chất lỏng tại mép ra, giảm thiểu dòng rối tại vị 
trí này, tăng hiệu suất của máy bơm. Theo kết 
quả mô phỏng Hình 6, hiệu suất lớn nhất của 
máy bơm trong trường hợp 5 lá cánh đạt ηb5max = 
50,2%. Tiếp tục tăng số cánh Z lên 6 cánh thì 
hiệu suất bắt đầu giảm xuống còn 46,1%. Như 
vậy, trường hợp máy bơm sử dụng số lá cánh Z= 
5 cho hiệu suất máy là cao nhất. Kết quả mô 
phỏng trên phù hợp với lý thuyết của máy cánh 
dẫn, nghĩa là, hiệu suất của máy bơm sẽ tăng khi 
tăng số lá cánh và đối với máy bơm lý tưởng, sẽ 
có số lá cánh nhiều vô cùng, chiều dày là cánh 
vô cùng mỏng. Khi so sánh với nghiên cứu của 
(Sanjay et al, 2014) cho thấy với cùng giá trị về 
số vòng quay đặc trưng ns thì thông số Z trong 
nghiên cứu đưa ra là phù hợp. Dựa vào kết quả 
trên, số cánh Z=5 được lựa chọn để tính toán và 
thiết kế các bước tiếp theo. 
4.2 Kết quả tính toán số cánh động cơ 
gió ztb 
Bảng 3. Kết quả tính toán 2 phương án số cánh của động cơ gió (Ztb=4 và 6) 
 Ztb=4 Ztb=6 
Mặt Cắt r (m) φº βº λr C (m) λo λr C (m) λo 
1 0,25 53,77 47,27 0,40 0,7 4,0 0,30 0,60 3,0 
2 0,475 34,30 27,80 0,76 0,66 4,0 0,57 0,63 3,0 
3 0,7 24,46 17,96 1,12 0,54 4,0 0,84 0,56 3,0 
4 0,925 18,83 12,33 1,48 0,45 4,0 1,11 0,48 3,0 
5 1,15 15,26 8,76 1,84 0,38 4,0 1,38 0,42 3,0 
6 1,375 12,81 6,31 2,20 0,32 4,0 1,65 0,36 3,0 
7 1,6 11,03 4,53 2,56 0,28 4,0 1,92 0,32 3,0 
8 1,825 9,68 3,18 2,92 0,27 4,0 2,19 0,29 3,0 
9 2,05 8,62 2,12 3,28 0,25 4,0 2,46 0,26 3,0 
10 2,50 7,77 1,27 3,64 0,23 4,0 2,73 0,23 3,0 
r - bán kính; φ - góc tới; β - góc đặt cánh (góc 
giữa dây cung profil và mặt phẳng quay cánh); λ - 
là tỉ số vận tốc mút cánh; C – chiều dài dây cung 
profil cánh. 
Một trong những ứng dụng phổ biến của động 
cơ gió vào sản xuất và phục vụ đời sống dân sinh 
là sử dụng trực tiếp năng lượng cơ học của tuabin 
gió để chạy máy bơm nước. Trong trường hợp 
này, số cánh của tuabin gió thay đổi từ vài chục 
cánh ứng với những tuabin gió tốc độ thấp ứng 
 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 73 (3/2021) 58 
dụng trong việc khai thác nước ngầm đến các 
tuabin gió có số cánh phù hợp để kéo máy phát 
điện bắt đầu từ 3 cánh đến một cánh. Về mặt khí 
động học thì số cánh ít sẽ có tổn thất khí động ít 
hơn nhưng lại nảy sinh nhiều vấn đề khác như khả 
năng cân bằng và dao động của cánh. Trong 
nghiên cứu này, động cơ gió của nghiên cứu là 
loại động cơ gió trục ngang công suất nhỏ 
(1÷3)kW với số lá cánh là Ztb= 4 và 6. Các kết quả 
cho dưới Bảng. 
Bảng cho thấy các thông số động học của lá 
cánh bánh công tác trong hai trường hợp Ztb = 4 và 
Ztb = 6 sai khác nhau không nhiều, đặc biệt, góc 
tấn và góc đặt cánh trong hai trường hợp này là 
như nhau. Chính vì vậy, về nguyên tắc có thể sử 
dụng tùy ý trường hợp Ztb = 4 lá cánh và trường 
hợp Ztb= 6 lá cánh để nghiên cứu. Tuy nhiên, để 
đảm bảo khả năng bắt đầu làm việc với vận tốc 
gió thấp (vận tốc gió khởi động), tác giả lựa chọn 
phương án Ztb = 6 để nghiên cứu tiếp theo. 
Trên thực tế, số lá cánh tuabin gió sẽ được lựa 
chọn theo tốc độ gió và số vòng quay của trục 
tuabin gió. Điều đó có nghĩa là, tùy thuộc vào số 
vòng quay của trục ra của tuabin gió hoặc của đối 
tượng công tác (cụ thể ở đây là bơm ly tâm cột áp 
thấp, lưu lượng nhỏ) để quyết định số cánh bánh 
công tác của tuabin gió mà không liên quan đến số 
lá cánh bánh công tác của bơm. 
4.3 Kết quả thử nghiệm hệ thống máy bơm 
ly tâm cột nước thấp chạy bằng động cơ gió 
Cánh đồng muối Nghĩa Phú, huyện Nghĩa 
Hưng, tỉnh Nam Định được lựa chọn để thử 
nghiệm có các điều kiện gió phù hợp với địa điểm 
được ứng dụng sau này của nghiên cứu. Đối với 
máy bơm của nghiên cứu, lưu lượng thuộc cỡ nhỏ 
Q = (10÷15)m3/h, do đó, nghiên cứu sử dụng 
phương pháp đo lưu lượng theo nguyên lý chiếm 
chỗ. Cột áp bơm H=(1÷1,5)m được đo bằng 
phương pháp đo trực tiếp theo thực tế dòng chảy 
qua máy bơm. Thiết bị đo tốc độ gió cầm tay GM 
– 8901, thiết bị đo số vòng quay laser không tiếp 
xúc đạt chuẩn EU. Thời gian lấy mẫu 0,5s (trên 
120 vòng/phút). Sơ đồ lắp đặt thí nghiệm được 
thể hiện trên Hình 7. 
Hình 7. Sơ đồ lắp đặt hệ thống máy bơm ly tâm – tuabin gió tại xã Nghĩa Phú - huyện Nghĩa Hưng – 
tỉnh Nam Định (1.Cống điều tiết nước biển, 2. Hệ thống tuabin gió, 3. Bơm ly tâm) 
Đối với tổ máy tuabin gió – bơm ly tâm, đường 
đặc tính được thể hiện thông qua hai phần: Đường 
đặc tính thể hiện mối quan hệ giữa vận tốc gió (V) 
và công suất tuabin gió (P) Đường đặc tính thể 
hiện của máy bơm: Ntr(Q); H (Q) và η(Q). Các kết 
quả cho trên Hình 8, Hình 9 và Hình 10. Khác với 
các tổ máy bơm làm việc với động cơ điện có 
công suất và số vòng quay cố định, những máy 
bơm trong chế độ này có các thông số kỹ thuật 
gồm lưu lượng (Q), cột áp (H), hiệu suất có mối 
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 73 (3/2021) 59 
quan hệ chặt chẽ với nhau. Nghĩa là, với công 
suất Ntr cố định thì khi Q tăng, H sẽ giảm và sẽ 
tồn tại điểm làm việc ở đó cho hiệu suất cao nhất 
(điểm làm việc tối ưu). Tuy nhiên, đối với máy 
bơm chạy bằng năng lượng gió, mối quan hệ này 
không bị giàng buộc bởi vì công suất của máy 
bơm (thông qua công suất động cơ gió) sẽ thay 
đổi khi vận tốc gió thay đổi. Vận tốc gió tăng, 
công suất động cơ gió sẽ tăng và ngược lại (Hình 
8). Như vậy, với mỗi trị số của vận tốc gió, bơm 
sẽ làm việc ở một công suất tương ứng. Do đó, 
đường đặc tính của bơm H(Q), Ntr(Q), η(Q) 
(Hình 9 và Hình 10) thực chất là đường quan hệ 
chỉ ra sự thay đổi của các thông số kỹ thuật của 
bơm trong điều kiện vận tốc gió thay đổi (hay 
công suất thay đổi). 
Hình 8. Biểu đồ quan hệ P(V) 
của tuabin gió 
Hình 9. Đường đặc tính H(Q) và Ntr (Q) 
của máy bơm ly tâm 
Hình 10. Đường đặc tính η(Q) máy bơm ly tâm 
Hình 9 trình bày mối quan hệ Ntr(Q) cho thấy 
khi Q tăng thì Ntr cũng tăng. Với các giá trị công 
suất trên trục của tuabin Ntr đạt được khác nhau 
(do tuabin gió tạo ra theo từng trị số vận tốc gió), 
máy bơm sẽ có điểm làm việc khác nhau. Hình 10 
trình bày mối quan hệ η(Q) cho thấy máy bơm của 
nghiên cứu phù hợp với điều kiện làm việc với cột 
nước thấp. Khi cột nước càng cao (H), lưu lượng 
càng lớn (Q) thì hiệu suất bơm càng giảm. Kết quả 
thử nghiệm trong bảng 4 cũng khẳng định rằng, 
máy bơm của đề tài phù hợp với điều kiện làm 
việc với các thông số kỹ thuật: H =(1,1÷1,75)m, Q 
=(15÷42)m3/h, hiệu suất máy bơm đạt ηb = 
(27÷60)%, tốc độ gió V= (3÷7)m/s. Với thông số 
này, máy bơm của nghiên cứu hoàn toàn đáp ứng 
được yêu cầu đề ra, nghĩa là, tổ máy tuabin gió – 
máy bơm ly tâm cột áp thấp đảm bảo các thông số 
kỹ thuật, hoàn toàn đủ điều kiện để ứng dụng vào 
thực tế sản xuất muối theo quy mô hợp tác xã, các 
xí nghiệp sản xuất vừa và nhỏ. 
 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 73 (3/2021) 60 
Bảng 4. Bảng thông số thử nghiệm tổ máy tuabin gió – máy bơm ly tâm 
5. KẾT LUẬN 
Bài báo đã phân tích và lựa chọn được số cánh 
bơm và số cánh của động cơ gió cho tổ máy 
tuabin gió – máy bơm ly tâm cột áp thấp đảm bảo 
khả năng cung cấp nước mặn cho diện tích ruộng 
muối F=(1÷2) ha. Kết quả đã tính toán và xác 
định được số cánh bơm là 5 và số cánh động cơ 
tuabin là 6 cho hiệu suất tổ máy là lớn nhất. Các 
kết quả sau đó đã được kiểm chứng thực nghiệm 
tại hiện trường cho thấy máy bơm thiết kế đạt 
được các thông số bao gồm: H =(1,1÷1,75)m, 
Q=(15÷42)m3/h, hiệu suất máy bơm đạt ηb = 
(27÷60)%, tốc độ gió V= (3÷7)m/s. 
Lần đầu tiên ở Việt Nam đã tự thiết kế, chế 
tạo được máy bơm ly tâm cột áp thấp sử dụng 
động cơ gió, phục vụ bơm nước biển cho sản 
xuất muối. Tổ máy này đã được triển khai lắp đặt 
vào thực tế sản xuất tại xí nghiệp muối xuất khẩu 
Hòn Khói (Khánh Hòa) để phục vụ công đoạn 
bơm nước mặn lên ô bay hơi từ kênh dẫn nước. 
Tuy nhiên, nghiên cứu này vẫn còn mới ở Việt 
Nam, cần có thêm những nghiên cứu chuyên sâu 
hơn nữa để chúng ta có thể hoàn toàn làm chủ 
được công nghệ thiết kế, đặc biệt là các vấn đề 
kỹ thuật về biên dạng lá cánh bánh công tác và 
kết cấu máy bơm. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
Nguyễn, Tuấn Minh, et al., et al. Nghiên cứu thiết kế, chế tạo và lắp đặt hệ thống máy bơm nước mặn sử 
dụng năng lượng gió phục vụ sản xuất muối cho vùng ven biển. Hà Nội : Đề tài cấp bộ, 2020. 
Sujoy Chakraborty, K.M. Pandey, Bidesh Roya. Numerical Analysis on Effects of Blade Number 
Variations on Performance of Centrifugal Pumps with Various Rotational Speeds. 2012, 
International Journal of Current Engineering and Technology, pp. ISSN 2277 - 4106. 
Liu Houlin, Wang Yong, Yuan Shouqi, Tan Minggao. Effects of Blade Number on Characteristics of 
Centrifugal Pumps.. Jan-March 2012, Journal of Environmental Research And Development, pp. 
863-867. 
K.M.Pandey, S.Chakraborty and. Numerical Studies on Effects of Blade Number Variations. 
International Journal of Engineering and Technology, Vol.3, No.4, August 2011, pp. 410-416. 
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 73 (3/2021) 61 
Nguyễn, Mịch Thế. Nghiên cứu thiết kế và chế tạo hệ thống tua bin gió kiểu trục ngang có công suất 
trong dải từ 15-20kW. Hà Nội : sn, 2014. Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Nhà nước. 
Trịnh, Chất en Lê, Uyển. Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí . Hà Nội : NXB Giáo dục , 2006. 
Nguyễn, Ngọc. Điện gió. Hà Nội : Nhà xuất bản Lao Động, 2012. 
Massinissa, Djerroud, Guyh, Ngoma Dituba en Walid, Ghie. Numerical identification of key design 
parameters enhancingthe centrifugal pump performance: impeller,impeller-volute, and impeller-
diffuser. 2011, ISRN Mechanical Engineering, pp. 1-16. 
Lê, Liên Danh. Tính toán thiết kế bánh công tác của bơm ly tâm. Bơm, quạt cánh dẫn. Hà Nội : Nhà 
xuât bản Bách Khoa, Hà Nội, 2011, pp. 120-130. 
Sanjay, V Jain, et al., et al. Effects of impeller diameter and rotational speed on performance. 2014, 
Energy Conversion and Management. 
Abstract: 
STUDYING AND SELECTING THE BLADES NUMBER OF THE CENTRIFUGAL PUMP 
WITH LOW HEAD AND THE WIND ENGINE FOR A SYSTEM OF PUMP USING WIND 
TURBINE TO PRODUCE SALT FOR COASTAL AREAS 
This paper focuses on analyzing the effects of the number of blades of pump and wind engine on the 
hydraulic characteristics of a centrifugal pump using engine wind (LTM 15 – 1,2kW), which is used for 
pumping the seawater to produce salt. This is a new model that was installed and applied in Hon Khoi 
(Khanh Hoa). Five options of the number of pump blades including 2,3,4,5 and 6 and two options of the 
number of wind turbine blades, 4 and 6 were investigated. The results show that the number of pump 
and wind turbine blades are 5 and 6 respectively for the maximum efficiency and this system ensures the 
ability to provide seawater for the salt field with area F=(1÷2)ha. Then, the results are verified 
experimentally. The pump–wind turbine system has parameters: head H=(1,1 ÷1,75)m, rate Q 
=(15÷42)m3/h, efficiency ηb =(27÷60)%, wind speed V = (3 ÷ 7) m/s. 
 Keywords: Pump, Turbine, number of blades. 
Ngày nhận bài: 17/12/2020 
Ngày chấp nhận đăng: 19/3/2021