intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Bài giảng Cơ học chất: Chương 5 - PGS.TS. Lê Song Giang

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:25

Thêm vào BST
Báo xấu
12
lượt xem 2
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Cơ học chất - Chương 5 cung cấp cho người học những kiến thức như: Các khái niệm; Phương trình cơ bản của dòng chảy đều; Tổn thất cột áp; Tính toán thủy lực đường ống. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Cơ học chất: Chương 5 - PGS.TS. Lê Song Giang

  1. Chương 5. DÒNG CHẢY ỔN ĐỊNH TRONG ỐNG CÓ ÁP 1. Các khái niệm 2. Phương trình cơ bản của dòng chảy đều 3. Tổn thất cột áp 4. Tính toán thủy lực đường ống 93
  2. . CÁC KHÁI NIỆM (1/2) Pgs.Ts .1 Hai trạng thái chảy. u u u Chảy tầng: ReD  2300 u Chảy rối: ReD > 2300 1.2 Mô hình Boussinesq (Chảy tầng) (Chảy rối) Phép phân tích Reynolds: t u  u  u ( u - vận tốc trung bình thời gian; u’ – vận tốc mạch động) Mô hình Boussinesq: • Các đ.lượng tính toán trong dòng chảy rối là đ.lượng trung bình thời gian. • Dòng chảy rối có độ nhớt:  eff    t (eff – độ nhớt hiệu dụng ; t – độ nhớt rối) Mô hình rối Prandtl (1925) du t  l 2 l  y - chieàu daøi xaùo troän  dy 94
  3. . CÁC KHÁI NIỆM (2/2) Pgs.Ts .3 Lớp mỏng chảy tầng. (Lõi rối) (Lớp mỏng chảy tầng)   Hai chế độ chảy: –  >  -> chế độ chảy thành trơn thủy lực –    -> chế độ chảy thành nhám thủy lực 95
  4. . PHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN CỦA DÒNG CHẢY ĐỀU (1/2) Pgs.Ts .1 Phương trình cơ bản. 1 0 Ngoại lực tác dụng trên phương V1 P1 2 chuyển động: lsin Gs • Gs = lAsin - trọng lực V2 • P1 - P2 = (p1- p2)A – áp lực P2 z1 1 l • Fms = 0lP – lực msát trên vỏ ống z2  2 G 0 Ptrình bthiên Đlượng trên phương s:  p   p   Gs  P  P2  Fms  Q 2V2  1V1    z1  1    z2  2   0 l  (1)      R 1     Ptrình Bernoulli cho đoạn dòng chảy từ mc 1-1 -> mc 2-2: p1 αV12 p2 αV22  p   p  z1    z2    hf   z1  1    z 2  2   h f  (2) γ 2g γ 2g          Từ (1) và (2) =>  0  RJ J  h f l  ñoä doác thuûy löïc  96
  5. 2. PHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN CỦA DÒNG CHẢY ĐỀU (2/2) Pgs.Ts .2 Lời giải. Xét mặt trụ bán kính r. Ptrình cơ bản cho dòng chảy bên trong mặt trụ: r   J R  r 2  2 r - Trường hợp chảy tầng du du r   r 2   JR02  R0       J  u  umax 1      umax    y dr dr 2     R0    4     Trường hợp chảy rối. 2 Xét khi r  R0 2  du  du u* 1 u*    0   y     dy     u  ln  y E  u *  0   t   dy  y Profil vận tốc: y Đường cong Logarit Vùng phân bố logarit Đường cong Parabol 97 Lớp mỏng chảy tầng
  6. . TỔN THẤT CỘT ÁP (1/9) Pgs.Ts Có 2 loại tổn thất cột áp: Tổn thất cột áp dọc đường (trong dòng chảy đều hoặc biến đổi chậm) và tổn thất cục bộ (tại nơi dòng chảy biến đổi gấp) 1 Tổn thất cột áp dọc đường ổn thất cột áp dọc đường được giải từ phương trình cơ bản của dòng đều:   0  RJ => h l  0 l (1) R / Công thức Darcy. Ứng suất ma sát được xác định bằng thực nghiệm: 0  0  f D,  , V ,  ,    2  f  , Re D  (2) V Thay 0 từ (2) vào (1), rút ra: l V2 l V2 hl   hoặc cho ống tròn hl   4R 2 g D 2g - hệ số tổn thất cột áp dọc đường (hoặc hệ số ma sát đường ống), được xác định bằng thực nghiệm với:    , Re D  98
  7. . TỔN THẤT CỘT ÁP (2/9) Pgs.Ts Thí nghiệm Nikurade (1933): thí nghiệm với ống có độ nhám thuần nhất Khu chảy rối thành nhám hoàn toàn  Khu chảy tầng  Khu chuyển tiếp Khu chảy rối Khu vực thành trơn thủy lực 99 Khu vực thành nhám thủy lực
  8. . TỔN THẤT CỘT ÁP (3/9) Pgs.Ts Các công thức thực nghiệm - Chảy tầng (ReD < 2.300): 64  Re D - Chảy rối (ReD > 4.000): 1   2.51   2 log   (Colebrook-1939)   3,71 Re    D  0.25  100    0.11.46    (Aldsul-1952)  Re D   - Chế độ chảy rối thành trơn thủy lực (): 1     2 log Re D   0.8 (Karman-Nikuradze - 1933) 0,316  (Blasius) Re1/ 4 D - Chế độ chảy rối thành nhám hoàn toàn (khu sức cản bình phương): 1  1.14  2 log   (Karman-Nikuradze - 1933)   0.110.25 (Cocanov-?) 100
  9. . TỔN THẤT CỘT ÁP (4/9) Pgs.Ts ÑOÀ THÒ MOODY (1944) Khu chuyeån tieáp 0,1 Khu Khu chaûy roái 0,09 Chaûy taàng Khu chaûy roái thaønh nhaùm hoaøn toaøn (Khu söùc caûn bình thöôøng) thaønh nhaùm 0,08 0,05 0,07 0,04 0,06 0.03 0,05 0,02 0,015 0,04 0,01  0,008 0,006 0,03 0,004 D  0,025 0,002 0,02 0,001 0,000 6 Khu chaûy roái 0,000 4 0,015 thaønh trôn 0,000 2 0,000 1 0,000 05 0,01 0,000 005 0,009 0,000 007 0,008 0,000 01 1 2 3 4 5 7 1 2 3 4 5 7 1 2 3 4 5 7 1 2 3 4 5 7 1 2 3 4 5 7 1 x10 3 x10 4 x10 5 x10 6 x10 7 x10 8 Re =VD/ 101
  10. . TỔN THẤT CỘT ÁP (5/9) Pgs.Ts / Công thức Chezy. Công thức: V  C RJ (C - Số Chezy) So sánh với công thức Darcy: 8g C => Số Chezy và hệ số ma sát có cùng bản chất  Số Chezy thường được tính theo công thức Manning: 1 1/ 6 (n - hệ số nhám Manning) C R n Các công thức suy diễn từ Chezy: Q  AC RJ  K J K  AC R (K – module lưu lượng) Q2 V2 hl  2 l  2 l K C R 102
  11. . TỔN THẤT CỘT ÁP (6/9) Pgs.Ts / Công thức Hazen-Williams. Công thức : V  k .C.R 0.63 J 0.54 C – Số Hazen-Williams R – bán kính thủy lực k – Hệ số phụ thuộc hệ đơn vị đo lường (k=0.849 trong hệ SI) Các công thức suy diễn từ công thức Hazen-Williams: V 1.852 hl  1.852 1.852 1.167 l k C R 103
  12. . TỔN THẤT CỘT ÁP (7/9) Pgs.Ts .2 Tổn thất cột áp cục bộ / Khái niệm. E hcb P E P Trong đoạn lm: lm  (2050)D du    du dy      eff   hf   dy  t   / Công thức Darcy - Weisbach V2 hcb   ( - hệ số tổn thất cột áp cục bộ) 2g 104
  13. . TỔN THẤT CỘT ÁP (8/9) Pgs.Ts Ví dụ 105
  14. . TỔN THẤT CỘT ÁP (9/9) Pgs.Ts .3 Đường đo áp và đường năng lượng Đường đo áp là đồ thị diễn biến của cột áp tĩnh H (H=z+p/γ) dọc theo chiều dài dòng chảy p V 2 Đường năng lượng là đồ thị diễn biến của năng lượng toàn phần E ( E  z   ) dọc theo chiề dòng chảy  2g Các ví dụ hc E hcb1 V 2 2g hcb2 E P HB P E E hcb1 p P  P B z 0 0 106
  15. . TÍNH TOÁN THUỶ LỰC ĐƯỜNG ỐNG (1/11) Pgs.Ts .1 Giới thiệu. Tính toán thủy lực đường ống: tính Q, H Các phương trình, công thức cơ bản: • Ptrình Bernoulli cho dòng chảy • Ptrình liên tục • Các công thức tính tổn thất cột áp (tổn thất cột áp dọc đường và cục bộ) Các giả thiết: • lm
  16. . TÍNH TOÁN THUỶ LỰC ĐƯỜNG ỐNG (2/11) Pgs.Ts .2 Các bài toán đường ống ngắn về mặt thủy lực Chỉ xét đường ống đơn giản Q d1, l1, Xem bài toán tổng quát. Ptrình Bernoulli từ mcắt 1-1 tới mcắt 2-2: p1 αV12 p2 αV22 1 1 z1    z2    hf 2 (V γ 2g γ 2g H ≈0 0 Vd22 Vd22 d2, l2, k  1 1 H 2g 2g 2 2 0 0 Đưa tới: V2 2 Vd2 H k 2g với 4  l  d   l  k   1 1  1  2    2 2   2   1  d  d   d   1  1   2  Từ ptrình trên nếu cho Q sẽ tính được H, hoặc ngược lại nếu cho H sẽ tính được Q Bài toán cho H hỏi Q có ẩn số Vd2 nằm cả ở trong k nên phải giải = pp gần đúng 108
  17. . TÍNH TOÁN THUỶ LỰC ĐƯỜNG ỐNG (3/11) Pgs.Ts Ví dụ: Cho l1=1,5m, d1=3,0cm, Δ1=0,06mm, l2=2,0m, d2=2,0cm , Q d1 Δ2=0,06mm, ξ1=1,0, ξ2=0,3, Q=1,0lít/s Hỏi: H? 1 1  Giải: 1 0,06mm 2 1    2.10 3 2   3.10 3 1 H d2 d1 30mm d2 2 2 3 3 Q 1.10 m / s Q 0 Vd 1  2   1,415m / s Vd 2  2  3,183m / s d1 4  0,03m 2 4 d 2 4 V2 Vd 1.d1 1,415m / s.0,03m Vd 2 .d 2 Re d 1    4,24.10 4 Re d 2   6,37.10 4  1.10 6 m 2 / s  0 , 25 0 , 25  100   100  1  0,11,461     0,11,46.2.10 3    0,0270 2  0,0278  Re d 1    4 4,24.10  4  1,5m  2cm   2m  k   ,0270  1,0     0,0278  0,3   1  4,54  0,03m  3cm   0,02m  H  4,54 3,18m / s 2  2,35m 109 2 2.9,81m / s
  18. . TÍNH TOÁN THUỶ LỰC ĐƯỜNG ỐNG (4/11) Pgs.Ts .3 Các bài toán đường ống dài về mặt thủy lực. 2 . Đường ống đơn giản 2 Xem bài toán tổng quát. Ptrình Bernoulli từ mcắt 1-1 tới mcắt 2-2: p1 αV12 p2 αV22 z1    z2    hf  H B H Q γ 2g γ 2g d2, l2, n2 1 1 0 ≈0 H ≈0 hl1+hl2 B d1, l1, n1 Q2 Q2 2  l1 l2  h f  hl1  hl 2  2 l1  2 l2  Q  2  2  K  K1 K2  1 K2  Đưa tới:  l1 2l   2  22  => Nếu cho trước 2 trong số 3 thông số Q, H HB  H  Q    K1 K 2  và HB, sẽ tính được thông số còn lại. 110
  19. . TÍNH TOÁN THUỶ LỰC ĐƯỜNG ỐNG (5/11) Pgs.Ts Ví dụ: Cho: l1=15m, d1=24cm, l2=20m, d2=20cm, n1=n2=0,012, 2 H=16m, Q=80lít/s 2 Hỏi: HB và NB? Giải: H Q d2, l2, n2 1 1 B d1, l1, n1   K1  A1C1 R1  d18 / 3  0,248 / 3  0,578 m 3 s n.45 / 3 0,012.4 5/3 K 2  0,355 m 3 s  15m 20m  H B  16m  0,08 m s   3  2   17,30m  0,578 m3 s  2  2  0,355 m3 s     N B  QH B  9810 N m 3 .0,08 m 3 s .17,30m  13,6.103W 111
  20. . TÍNH TOÁN THUỶ LỰC ĐƯỜNG ỐNG (6/11) Pgs.Ts . Đường ống tương đương Các đường ống gắn nối tiếp lTÑ l 1 2 3 TĐ 2   i2 => KTÑ i Ki A Q B A Q B Các đường ống gắn song song 1 KTÑ K TĐ  i Q 2 lTÑ li Q i A 3 B A B 112
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
3=>0