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

Bài giảng Cơ lưu chất: Chương 5 - TS. Dương Thanh Nga

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:24

Thêm vào BST
Báo xấu
1
lượt xem 0
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Cơ lưu chất" Chương 5 - Dòng chảy ổn định trong ống có áp, cung cấp cho sinh viên những kiến thức như: Các khái niệm; Phương trình cơ bản của dòng chảy đều; Tổn thất cột áp dọc đường; Tổn thất cột áp cục bộ; 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 lưu chất: Chương 5 - TS. Dương Thanh Nga

  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 dọc đường 4. Tổn thất cột áp cục bộ 5. Tính toán thủy lực đường ống 94
  2. CHƯƠNG 5. DÒNG CHẢY ỔN ĐỊNH TRONG ỐNG CÓ ÁP 1. Các khái niệm 1.1 Hai trạng thái chảy. u u u u u • Chảy tầng: ReD  2300 • Chảy rối: ReD > 2300 1.2 Mô hình Boussinesq • Phép phân tích Reynolds: (Chảy tầng) (Chảy rối) u  u  u t t ( 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) du • Mô hình rối Prandtl (1925) t  l 2 l  y - chieàu daøi xaùo troän  dy l: biên độ giao động trung bình của phần tử lưu chất, y: khoảng cách từ thành ống tới điểm tính toán 95
  3. CHƯƠNG 5. DÒNG CHẢY ỔN ĐỊNH TRONG ỐNG CÓ ÁP 1. Các khái niệm 1.3 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 96
  4. CHƯƠNG 5. DÒNG CHẢY ỔN ĐỊNH TRONG ỐNG CÓ ÁP 2. Phương trình cơ bản của dòng chảy đều 2.1 Phương trình cơ bản. 1 0 • Ngoại lực tác dụng trên phương V1 P1 2 chuyển động: lsin • Gs = lAsin - trọng lực Gs V2 • P1 - P2 = (p1- p2)A – áp lực P2  z1 1 l • Fms = 0lP – lực msát trên vỏ ống z2  s 2 G 0 0 • Ptrình bthiên Đlượng trên phương s:  p   p   Gs  P  P2  Fms  Q 2V2  1V1    z1  1    z 2  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    z2  2   h f  (2) γ 2g γ 2g         • Từ (1) và (2) =>  0  RJ J  h f l  ñoä doác thuûy löïc  97
  5. CHƯƠNG 5. DÒNG CHẢY ỔN ĐỊNH TRONG ỐNG CÓ ÁP 2. Phương trình cơ bản của dòng chảy đều 2.2 Lời giải. • Xét mặt trụ bán kính r. Ptrình cơ bản cho dòng chảy bên trong mặt trụ: r   J R  r 2  2 a) Trường hợp chảy tầng r du du r   r 2         J  u  umax 1       R0 dr dr 2   R0     y Với JR02 umax  4 b) Trường hợp chảy rối. 2 Xét khi r  R0 2  du  du u* 1 u    0   y     dy     u  * ln  y E    t   dy  y  y Với u*   0  Đường cong Logarit • Tích phân cho kết quả quy luật Đường cong Parabol 98 của profil vận tốc: Lớp mỏûng chảy tầng
  6. CHƯƠNG 5. DÒNG CHẢY ỔN ĐỊNH TRONG ỐNG CÓ ÁP 3. Tổn thất cột áp dọc đường • Có 2 loại tổn thất cột áp: Tổn thất cột áp dọc đường (trong dòng chảy đều hoặc biến đổi chậm) và tổn thất cột áp cục bộ (tại nơi dòng chảy biến đổi gấp) • Tổn thất cột áp dọc đường được giải từ phương trình cơ bản của dòng đều:   0  RJ => h l  0 l (1) R 3.1 Công thức Darcy. • Ứng suất ma sát được xác định bằng thực nghiệm:  0  f  D,  , V ,  ,    0  f , Re D  (2) V 2 • 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:   f , Re D  99
  7. CHƯƠNG 5. DÒNG CHẢY ỔN ĐỊNH TRONG ỐNG CÓ ÁP 3. Tổn thất cột áp dọc đường • 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 100 Khu vực thành nhám thủy lực
  8. CHƯƠNG 5. DÒNG CHẢY ỔN ĐỊNH TRONG ỐNG CÓ ÁP 3. Tổn thất cột áp dọc đường • Các công thức thực nghiệm 64 - Chảy tầng (ReD < 2.300):  Re D - Chảy rối (ReD > 4.000): 1   2.51   2 log   3,71 Re    (Colebrook-1939)   D  0.25  100    0.11.46    (Aldsul-1952)  Re D   - Chế độ chảy rối thành trơn thủy lực: 1     0.86 log Re D   0.8 (Karman-Nikuradze - 1933) 0,316  (Blasius) Re1/ 4 D - Chế độ thành nhám chảy rối hoàn toàn (khu sức cản bình phương):  1.14  0.86 log  1  (Karman-Nikuradze - 1933) 101   0.11 0.25 (Cocanov-?)
  9. CHƯƠNG 5. DÒNG CHẢY ỔN ĐỊNH TRONG ỐNG CÓ ÁP 3. Tổn thất cột áp dọc đường ÑOÀ THÒ MOODY 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/ 102
  10. CHƯƠNG 5. DÒNG CHẢY ỔN ĐỊNH TRONG ỐNG CÓ ÁP 3. Tổn thất cột áp dọc đường 3.2 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 103 K C R
  11. The picture can't be display ed. CHƯƠNG 5. DÒNG CHẢY ỔN ĐỊNH TRONG ỐNG CÓ ÁP 3. Tổn thất cột áp dọc đường 3.3 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 104
  12. CHƯƠNG 5. DÒNG CHẢY ỔN ĐỊNH TRONG ỐNG CÓ ÁP 4. Tổn thất cột áp cục bộ 4.1 Khái niệm. E hcb P E P Trong đoạn lm: lm  (2050)D du    du dy      eff   hf   dy  t   4.2 Công thức Darcy - Weisbach V2 hcb   ( - hệ số tổn thất cột áp cục bộ) 2g 105
  13. CHƯƠNG 5. DÒNG CHẢY ỔN ĐỊNH TRONG ỐNG CÓ ÁP 4. Tổn thất cột áp cục bộ Ví dụ 106
  14. CHƯƠNG 5. DÒNG CHẢY ỔN ĐỊNH TRONG ỐNG CÓ ÁP 4. Tổn thất cột áp cục bộ 4.3 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. • Đường năng lượng là đồ thị diễn biến của năng lượng toàn phần E dọc theo chiều dài dòng chảy. p V 2 E  z   2g 107
  15. CHƯƠNG 5. DÒNG CHẢY ỔN ĐỊNH TRONG ỐNG CÓ ÁP 5. Tính toán thuỷ lực đường ống 5.1 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. CHƯƠNG 5. DÒNG CHẢY ỔN ĐỊNH TRONG ỐNG CÓ ÁP 5. Tính toán thuỷ lực đường ống 5.2 Các bài toán đường ống ngắn về mặt thủy lực • Chỉ xét đường ống đơn giản • Xem bài toán tổng quát. Ptrình Bernoulli Q d1, l1, 1 từ mcắt 1-1 tới mcắt 2-2: p1 αV12 p2 αV22 1 1 z1    z2    hf 2 (Vd2) γ 2g γ 2g 1 H d2, l2, 2 Đưa tới: Vd22 H k 2 2 2g 0 0 V2 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 109
  17. CHƯƠNG 5. DÒNG CHẢY ỔN ĐỊNH TRONG ỐNG CÓ ÁP 5. Tính toán thuỷ lực đường ống d1, l1, 1 Q Ví dụ: Cho l1=1,5m, d1=3,0cm, Δ1=0,06mm, l2=2,0m, d2=2,0cm , Δ2=0,06mm, ξ1=1,0, ξ2=0,3, Q=1,0lít/s 1 1 2 (Vd2) Hỏi: H? Giải: 1 H d2, l2, 2 1 0,06mm 2 1    2.10 3 2   3.10 3 d1 30mm d2 2 2 0 0 Q 1.10 3 m 3 / s Q V2 Vd 1  2   1,415m / s Vd 2   3,183m / s d1 4  0,03m 2 4 d 2 4 2 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  6 2 1.10 m / 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 110 2 2.9,81m / s
  18. CHƯƠNG 5. DÒNG CHẢY ỔN ĐỊNH TRONG ỐNG CÓ ÁP 5. Tính toán thuỷ lực đường ống 5.3 Các bài toán đường ống dài về mặt thủy lực. 2 a. Đường ống đơn giản V2 • Xem bài toán tổng quát. Ptrình Bernoulli từ 2 mcắt 1-1 tới mcắt 2-2: H Q 2 2 d2, l2, n2 p1 αV p αV 1 1 z1   1  z2  2  2  hf  H B γ 2g γ 2g B d1, l1, n1 Đưa tới:  l1 l2  H B  H  Q  2  2  => Nếu cho trước 2 trong số 3 thông số Q, H 2 K   1 K2  và HB, sẽ tính được thông số còn lại. 111
  19. CHƯƠNG 5. DÒNG CHẢY ỔN ĐỊNH TRONG ỐNG CÓ ÁP 5. Tính toán thuỷ lực đường ống 2 V2 2 Ví dụ: Cho: l1=15m, d1=24cm, l2=20m, d2=20cm, n1=n2=0,012, H=16m, Q=80lít/s H Q d2, l2, n2 Hỏi: HB và NB? 1 1 Giải: 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   H B  16m  0,08 m s   15m 2 20m   17,30m 3   0,578 m3 s  0,355 m 3 s  2 2    N B  QH B  9810 N m 3 .0,08 m 3 s .17,30m  13,6.103W 112
  20. CHƯƠNG 5. DÒNG CHẢY ỔN ĐỊNH TRONG ỐNG CÓ ÁP 5. Tính toán thuỷ lực đường ống b. Đường ống tương đương • Các đường ống gắn nối tiếp Q  Q1  Q2  Q3 hl  hl 1  hl  2  hl 3 1 2 3 TĐ => lTÑ li A Q B A B  2 Q KTÑ 2 i Ki • Các đường ống gắn song song 1 Q  Q1  Q2  Q3 2 TĐ Q Q hl  hl 1  hl  2  hl 3 A 3 B A B KTÑ K  i lTÑ i li 113
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 ©2025 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
16=>1