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

Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi - DÒNG CHẢY ỔN ĐỊNH TRONG ỐNG CÓ ÁP

Chia sẻ: Nguyenngoc An | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:16

Thêm vào BST
Báo xấu
447
lượt xem 90
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Ông dài là đường ống trong đó tổn thất cột nước cột nước dọc đường là chủ yếu, tổn thất cục bộ khá nhỏ, nhỏ hơn 5% tổn thất dọc đường, trong tính toán có thể bỏ qua tổn thất cục bộ. Ông ngắn là đường ống trong đó tổn thất cục bộ có tác dụng quan trọng như tổn thất dọc đường, lớn hơn 5% tổn thất dọc đường.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi - DÒNG CHẢY ỔN ĐỊNH TRONG ỐNG CÓ ÁP

  1. Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi CHƯƠNG VII DÒNG CHẢY ỔN ĐỊNH TRONG ỐNG CÓ ÁP Flow in conduits *** ⇓7-1 KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ĐƯỜNG ỐNG & NHỮNG CÔNG THỨC TÍNH TOÁN CƠ BẢN I. Khái niệm II. Cơ sở để tính toán thủy lực đường ống 1. Công thức tính toán đối với ống dài 2. Công thức tính toán đối với ống ngắn ßð7.2 TÍNH TOÁN THUỶ LỰC VỀ ỐNG DÀI I. Tính toán thủy lực ống dài đơn giản ßð7.3. TÍNH TOÁN THỦY LỰC ĐƯỜNG ỐNG NGẮN I. Tính toán thủy lực về đường ống hút II.Tính toán thủy lực về đường ống đẩy Bài giảng thủy lực 1 Trang 121
  2. Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi CHƯƠNG VII DÒNG CHẢY ỔN ĐỊNH TRONG ỐNG CÓ ÁP Flow in conduits 7-1 KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ĐƯỜNG ỐNG & NHỮNG CÔNG THỨC TÍNH TOÁN CƠ BẢN. I. Khái niệm - Ông dài là đường ống trong đó tổn thất cột nước cột nước dọc đường là chủ yếu, tổn thất cục bộ khá nhỏ, nhỏ hơn 5% tổn thất dọc đường, trong tính toán có thể bỏ qua tổn thất cục bộ. - Ông ngắn là đường ống trong đó tổn thất cục bộ có tác dụng quan trọng như tổn thất dọc đường, lớn hơn 5% tổn thất dọc đường. II. Cơ sở để tính toán thủy lực đường ống - Phương trình liên tục, - Phương trình Becnoulli, - Phương trình động lượng, - Các công thức tính tổn thất cột nước. 1. Công thức tính toán đối với ống dài Đối với ống dài, tổn thất cột nước coi như toàn bộ là tổn thất dọc đường: hW = hd = J. L (7-1) Trong đó: J là độ dốc thủy lực. L là chiều dài đoạn dòng chảy. Theo công thức Chezy: Do đó lưu lượng trong dòng chảy đều trong ống có áp được tính: (7-2) Nếu đặt: (7-3) Công thức (7-2) viết lại: (7-4) Đại lượng K gọi là đặc tính lưu lượng hoặc modun lưu lượng, biểu thị lưu lượng của ống cho trước khi độ dốc thủy lực bằng đơn vị. Người ta lập sẵn những bảng tính K khi biết d và n, xem phụ lục sách thuỷ lực. Từ công thức (7-4), ta có thể viết: Thay trị số đó vào công thức (7-1), ta có: Bài giảng thủy lực 1 Trang 122
  3. Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi (7-5) Công thức (7-5) là công thức cơ bản dùng tính tổn thất cột nước trong ống dài. Những bảng cho sẵn trị số K thường tính qua trị số C ứng với khu sức cản bình phương. Với khu trước sức cản bình phương, modun lưu lượng K nhỏ hơn nên người ta đưa vào hệ số điều chỉnh θ1 (θ1
  4. Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi 7.2 TÍNH TOÁN THUỶ LỰC VỀ ỐNG DÀI 1 I. Tính toán thủy lực ống dài đơn giản. H 2 - Đường ống đơn giản là đường ống có: A l, d, λ + Đường kính không đổi B + Không có ống nhánh - Ta cần tìm mối quan hệ giữa Q với K, H, L, n 2 1 Viết phương trình Becnoulli cho mặt cắt 1-1 và 2-2: p a α 1 .v 1 p a α 2 .v 2 2 z1 + + = z2 + + + hd 2 γ γ 2.g 2.g Bỏ qua cột nước lưu tốc. Q2 H = hd → H = .L K2 - Có hai công thức cơ bản: Q = K. J Hay: Q2 H= .L K2 Các bài toán thủy lực Bài toán 1: Xác định lưu lượng Q chảy qua ống khi đã biết H, d, n,L. - Từ d, n tra bảng K= f (n,d) ta có được trị số môđun lưu lượng K h H - Mặt khác ta lại có: J = w = l l - Cuối cùng tìm Q theo công thức: Q = ωC R .J = K J Ví dụ: Xác định lưu lượng nước chảy từ bể chứa A qua bể chứa B. Biết chênh lệch mức nước ở hai bể chứa A và B là 5 m, ống dẫn có chiều dài l=1000m, đường kính d=200mm. Ống gang trong điều kiện bình thường. 1 5m 2 A l, d, λ B Giải: - Độ dốc thủy lực: 2 1 5 H J= = = 0,005 l 1000 - Theo bảng tra: với d=200 mm, ống gang trong điều kiện bình thường ta có được: K=340,8 (l/s) - Giả thiết dòng chảy trong ống ở khu vực sức cản bình phương, khi đó: Q = K J = 340,8 0,005 = 24,1(l s ) Bài giảng thủy lực 1 Trang 124
  5. Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi - Lưu tốc trung bình trong ống khí đó sẽ là: Q 24,1× 10 −3 ≈ 0,8 (m s ) v= = ω 0,2 2 3,14 4 -Ứng với v=0,8 (m/s) tra bảng ta có được θ1= 0,97. Do đó lưu lượng sẽ là: Q = θ1 K J = 0,97 × 340,8 × 0,005 = 23,4 (l s ) Bài toán 2: Xác định chênh lệch cột nước H giữa hai bể khi biết Q, d, n, L. - Từ d, n tra bảng K= f(n,d) ta có được trị số môđun lưu lượng K h H - Mặt khác ta lại có: J = w = L L - Ap dụng công thức: H Q = ωC R .J = K L 2 Q ⇒ H= 2L K Bài toán 3: Xác định đường kính ống d khi đã biết H, Q, n, L. - Từ công thức Q = ωC R .J = K J ta có được: Q K= HL - Với K 1 < K < K 2 , n tra bảng ta được hai giá trị đường kính d1 ứng với K1 và d2 ứng với K2. - Ở đây ta chọn đường kính ống d2 (ứng với K2 > K) để đảm bảo khả năng cấp nước. - Tính lại lưu lượng nước chảy qua ống: H Q = K 2 J với J = l Ví dụ: Xác định đường kính d của một ống sạch dẫn lưu lượng Q =200l/s dưới cột nước tác dụng H=10 m. Chiều dài ống l=500m. Biết dòng chảy đều ở khu vực sức cản bình phương. Giải: H 10 J= = = 0,02 - Độ dốc thủy lực: l 500 200 Q = 1428 (l s ) - Mô đun lưu lượng: K = = 0,02 J - Tra bảng K = f (d , n ) ta có: + Với d=300mm K=1144,10 (l/s) + Với d=350mm K=1726,10 (l/s) - Để đảm bảo dẫn được lưu lượng nước ta chọn đường kính ống lớn hơn dchọn=350mm. - Khi đó lưu lượng qua ống sẽ là: Q = K J = 1726,1 0,02 = 241(l s ) > 200(l s ) - Nếu muốn giữ nguyên lưu lượng Q =200l/s, thì giảm cột nước H xuống còn: Bài giảng thủy lực 1 Trang 125
  6. Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi Q2 200 2 H= 2l= 500 = 6,9m 1726,12 K Chú ý: - Chênh lệch cột nước H giữa hai bể chính bằng tổn thất cột nước trong đường ống. 1. Trường hợp đường ống mắc nối tiếp với các đường kính khác nhau. Q: không đổi với mọi ống. d1 ≠ d2 ≠ ... dn H hd1 ≠ hd2 ≠ ... hdn A n1 ≠ n2 ≠ ... nn l1, d1, n1 l3, d3, n3 B hw = hd = H = ∑ hdi Ta có: l2, d2, n2 li h di = Q 2 . K2 i li n H ≈ h d = Q 2 .∑ K2 i =1 i Ví dụ: Bài toán ống dài. Ống l (m) d (m) n H 1 1200 0,5 0,013 l2 , d 2 , n 2 l1 , d 1 , n 1 2 800 0,4 0,012 H=16 m; Hỏi Q? Giải: - Môđun lưu lượng K của từng đoạn ống: 1 K = ω.C R = ω.R 2 3 n 23 ⎛ π.0,5 2 ⎞ ⎛ 0,5 ⎞ ⎜ 4 ⎟ × ⎜ 4 ⎟ = 3,776 (m s ) 1 ×⎜ K1 = 3 ⎟ ⎠⎝ ⎠ 0,013 ⎝ 23 ⎛ π.0,4 2 ⎞ ⎛ 0,4 ⎞ = 2,255 (m 3 s ) 1 ×⎜ ⎟×⎜ K2 = ⎟ 0,012 ⎜ 4 ⎟ ⎠ ⎝4⎠ ⎝ Tổng tổn thất cột nước: hd = H = ∑ hi ⎛l l⎞ H = h d = Q 2 ⎜ 12 + 22 ⎟ ⎜K ⎟ ⎝ 1 K2 ⎠ 16 H →Q= = = 0,257 m 3 s 1200 800 l1 l2 + + 3,776 2 2,255 2 K1 K 2 2 2 2. Trường hợp các đường ống mắc song song. H = H1 = H2 = ...Hn. Q1 ≠ Q2 ≠ ... Qn l1 ≠ l2 ≠ ... ln Bài giảng thủy lực 1 Trang 126
  7. Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi d1 ≠ d2 ≠ ... dn n1 ≠ n2 ≠ ... nn Ta có: ⎧ 2 l1 ⎪H = Q 1 K 2 d 1 , l1 , n 1 Q1 ⎪ 1 ⎪ Q Q2 d 2 , l 2 , n 2 2 l2 A B ⎪H = Q 2 2 ⎨ K2 d 3 , l3 , n 3 ⎪.......... .......... Q3 ⎪ ⎪ 2 ln ⎪H = Q n K 2 ⎩ n Q1 + Q2 + ... +Qn = Q. 3. Trường hợp ống tháo nước liên tục (ứng dụng trong đường ống nhà vệ sinh công cộng) Trường hợp lưu lượng theo đường ống tháo dần ra một cách liên tục. Loại đường ống ấy gọi là đường ống tháo nước liên tục. Giả thiết có một ống dài AB có khoét nhiều lỗ nhỏ, ống đó gắn vào một bể chứa nước, ta gọi: Qv : Lưu lượng tại điểm A là điểm vào của ống, Qth : Tổng số lưu lượng tháo ra dọc đường AB, gọi là “Lưu lượng tháo ra”, Qm : Lưu lượng tại điểm B là điểm cuối của đường AB, gọi là “Lưu lượng mang đi”, L : Là độ dài ống AB, Cần tìm mối quan hệ giữa Qth, Qm, với H, K, L ? Lưu lượng QM tại điểm M cách A một đoạn x, bằng lưu lượng tại điểm A trừ đi lưu lượng tháo đi trên đoạn x: Q Q M = Q V − th .x L Vì: QV = Qth + Qm Q Nên: Q M = Q th + Q m − th .x L Tại bất kỳ một mặt cắt nào trên ống, độ dốc thủy lực bằng: Bài giảng thủy lực 1 Trang 127
  8. Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi Vậy tại mặt cắt ở M, trên một đoạn dx: Vậy tổn thất dọc đường cả đoạn ống AB là: 2 ⎛ ⎞ Q Q th + Q m − th .x ⎟ l⎜ hd = H = ∫ ⎝ L⎠ dx 2 KM 0 Vì trị số K chỉ phụ thuộc đường kính và vật liệu làm ống nên KM là một hằng số trên cả đoạn AB. Ta thay KM bằng chữ K (Q + Q ).Q 1 l⎡ ⎤ Q2 (Q th + Q m )2 − 2 th m th x + 2th x 2 ⎥ dx 2 ∫⎢ H= K 0⎣ ⎦ L L (Q + Q m ).Q th 2 1 Q 2 3 ⎤ l 1⎡ H = 2 ⎢(Q th + Q m ) .x − th x+ 2 th x⎥ 3 L2 K⎣ ⎦0 L 1⎛ ⎞ 1 H = 2 .⎜ Q 2 + Q th .Q m + Q 2 ⎟.L m th K⎝ ⎠ 3 Trong đó: Do đo Nếu gọi: Qtính = Qm + 0.55 Qth thì: Q2 H= tênh .L K2 Nhận xét: 1 Q2 Q2 - Nếu Qm = 0 thì : H = .L → 3.H = th .L (Thường hợp vừa tháo vừa chảy) th 3 K2 K2 Q2 - Trường hợp tháo ở cuối đường ống là: H = .l K2 - Vậy khi muốn có cùng một lưu lượng mang đi, ở ống tháo nước liên tục cần đòi hỏi một cột nước gấp ba lần ở ống đơn giản. 4.Tính toán thủy lực mạng ống Khi nhu cầu dùng nước có nhiều vị trí, phải đặt đường ống thành mạng ống phức tạp. Có hai loại mạng thường dùng: Mạng đường ống hở và mạng đường ống đóng kín. α ) Mạng đường ống hở (Mạng đường ống chia nhánh) Bài giảng thủy lực 1 Trang 128
  9. Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi Mạng đường ống chia nhánh gồm đường ống chính và những đường ống nhánh, thí dụ ta có đường ABCD là ống chính, những đường BE, CF là ống nhánh. Ta có hai bài toán thường gặp đối với ống nhánh. BÀI TOÁN1: Bài toán thiết kế. Ta có sơ đồ mặt bằng của mạng lưới đường ống, biết độ dài của những đoạn ống Li, lưu lượng cần thiết ở các điểm tiêu thụ nước qi (điểm D, E, F), cao trình cột nước đo áp tại những điểm ấy ∇ I. Ta phải tìm ra đường kính các ống, cao trình của mực nước trong tháp nước. Đó là bài toán hay gặp khi thiết kế các công trình cấp nước. Trình tự giải bài toán trên như sau: - Ta xác định lưu lượng trong từng đoạn của đường ống chính, xuất phát từ các lưu lượng qi: QCD = qD ; QBC = qF + QCD= qF + qD ; QAB = qE + QBC = qE + qF + qD Việc xác định đường kính ống thường xuất phát từ lưu tốc kinh tế vc, tức lưu tốc chọn sao cho việc xây dựng công trình là nhỏ nhất. Ta có thể tham khảo số liệu về lưu tốc kinh tế và lưu lượng kinh tế tương ứng với một đường kính ống cho trước. D(mm) 50 75 100 125 150 200 250 300 350 400 450 500 600 700 V(m/s) 0.75 0.75 0.76 0.82 0.85 0.95 1.02 1.05 1.1 1.15 1.2 1.25 1.30 1.25 Q(l/s) 1.5 3.3 6 10 15 30 50 106 145 190 245 365 520 705 Việc chọn đường kính ống trở nên đơn giản khi đã định lưu tốc kinh tế. Ta cũng có thể trực tiếp chọn đường kính kinh tế theo công thức V. G. Lôbasep đã nói. - Biết Qi, di, Li ta tính ra tổn thất cột nước hdi của từng đoạn ống chính: - Cao trình mực nước tháp nước tính theo công thức: ∇’A = ∇’D + Σhdi Bài giảng thủy lực 1 Trang 129
  10. Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi Trong đó: ∇ ’D là cao trình cột nước đo áp tại đầu mút D của đường ống chính. Σ hdi là tổng số tổn thất cột nước dọc đường trên đường ống chính. Ta xác định chiều cao tháp nước: HA = ∇’A - ∇A Trong đó: ∇ A là cao trình địa hình của điểm A. - Khi biết trị số hdi ta vẽ đường đo áp của ống chính xuất phát từ cao trình ∇ ’D của cột nước đo áp tại điểm cuối của đường ống chính. - Sau khi tính xong đường ống chính, ta tính đường ống phụ. + Dựa vào đường cột nước đo áp, ta biết cột nước tại các điểm nút phân nhánh. Như tại điểm B có ống nhánh BE và tại C có ống nhánh CF, nên: hBE = ∇’B - ∇’E hCF = ∇’C - ∇’F +Xác định đường kính ống nhánh: Khi có h, L, q ta tính J rồi tính K tra bảng tìm d. BÀI TOÁN 2: Đã biết cao trình mực nước trong tháp nước, thường ta đã biết sơ đồ mặt bằng của mạng lưới, trên đó ta biết độ dài Li của đoạn ống, lưu lượng Qi trong từng đoạn ống, cao trình mực nước trong tháp nước và cao trình cột nước đo áp tại những điểm tiêu thụ lưu lượng. Ta tìm đường kính các ống. Trình tự giải bài toán như sau: - Xác định đường kính ống chính: - Xác định độ dài L của ống chính bằng tổng độ dài các đoạn ống: L = Σ LI Xác định độ chênh cột nước trên đường ống chính bằng hiệu số những cao trình mực nước ở tháp và ở cuối đường ống chính: H = ∇’A - ∇’ Vậy độ dốc thủy lực trung bình của đường ống chính bằng: Xem trị số Jtb là như nhau trên các đoạn ống, ta tìm ra môđun lưu lượng của từng đoạn ống: Biết K ta tra bảng tìm được đường kính d của từng đoạn ống. Việc tính toán đường ống nhánh cũng làm tương tự như trên. β ) Nguyên tắc tính toán hệ thống ống ghép nối theo mạng vòng kín tùy ý (nguyên tắc Hardy Cross) Bài giảng thủy lực 1 Trang 130
  11. Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi 1B H E A 2 F I C 3 D K G Khi có bản đồ dùng nước, người thiết kế phải định ra mạng ống; quy định các số vòng kín trong mạng, đánh số các điểm nút, quy định chiều chảy các đoạn ống. Vị trí cấp nước A đến các điểm dùng BCEFG, ta nối lại thành mạng khép kín (các điểm sử dụng nước có liên hệ với nhau). Ưu điểm: Các điểm sử dụng nước không bị gián đoạn nhưng kinh phí xây dựng và quản lý lớn. Về mặt thủy lực vẫn tính tuân theo công thức chung: Q=K J Q2 H = hd = 2 l K Vì số ẩn nhiều hơn số phương trình nên bài toán phải thử dần theo tiêu chuẩn sau: ∑ q ij − Q i = 0 (Tổng lưu lượng vào nút và ra khỏi nút bằng 0) Trong đó: : Lưu lượng đoạn ống chảy vào nút (qui ướt mang dấu +) q ij : Lưu lượng chảy ra khỏi nút (qui ướt mang dấu -) Qi ∑ h i j = 0 :Tổng tổn thất dọc đường trong các đoạn ống trong một vòng kín phải bằng 0. Phương pháp chung: Thỏa mãn điều kiện 1:Tự phân phối lưu lượng sao cho ∑ q ij − Q i = 0 , sau đó tính và kiểm tra ∑ h i j = 0 (Tính lặp gần đúng) Đối với hệ thống đường ống phức tạp, thì sự phức tạp trong tính toán gia tăng rất nhiều. Do đó để sự tính toán dễ dàng và nhanh chóng, kỹ thuật tính lặp được phát triển bởi Hardy Cross, thuật toán dễ dàng thực hiện trên máy tính. Thuật toán như sau: Gọi q: Lưu lượng thực của đoạn ống q’: Lưu lượng giả thiết phân phối lúc đầu. q=q’+ ∆q ∆q : Lưu lượng điều chỉnh Q2 Công thức tính tổn thất: h d = 2 .l = k.q 2 K l Trong đó: k = 2 : Môđun cản của đoạn ống K h d ' = k.(q '+ ∆q ) 2 = k.(q ' 2 +2.q '.∆q + ∆q 2 ) h d ' = k.(q ' 2 +2.q '.∆q ) (Vi phân bậc cao ∆q 2 nhỏ nên bỏ qua) Σh d ' trong một vòng kín bằng 0 tức Σk.q ' 2 + Σ 2.q '.∆q.k = 0 Bài giảng thủy lực 1 Trang 131
  12. Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi Σkq ' 2 . Tính lặp lại đến khi ∆q < [ε] . ⇒ ∆q = − Σ 2k.q ' Sau đây là trình tự các bước tính toán trong kỹ thuật Hardy-Cross áp dụng cho mạng đường ống có nhiều vòng khép kín. (1) Xác định mạng ống (2) Phân phối lưu lượng theo điều kiện Σq i = 0 2 (3) Đối với mỗi ống tính tổn thất cột nước hd = k.q . (4) Kiểm tra Σh d một vòng kín. (5) Đối với mỗi ống tính giá trị : 2.k.q (6) Tính tổng các giá trị 2.k.q của mỗi vòng kín cho rằng tất cả đều dương : u ∑ (2.k .q ) i i i (7)Đối với mỗi vòng kín, tính giá trị của ∆q từ công thức sau: Σkq 2 ∆q = − Σ 2k i .q i (8)Đối với mỗi ống, tính giá trị q = q’ + ∆q (9)Lặp lại bước (2) đến (7) cho đến khi ∆q đủ be ∆q
  13. Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi 7.3. TÍNH TOÁN THỦY LỰC ĐƯỜNG ỐNG NGẮN Trong tính toán thủy lực về ống ngắn ta cần phải kể tất cả các loại tổn thất.Ví dụ về tính toán thủy lực đường ống của máy bơm ly tâm. Trong tính toán về đường ống máy bơm ly tâm thường có hai bộ phận: Tính toán về đường ống từ bể chứa nước đến máy bơm gọi là đường ống hút; và tính về đường ống từ máy bơm lên đến tháp nước gọi là đường ống đẩy. I. Tính toán thủy lực về đường ống hút. Áp suất nước trong ống hút tại máy bơm nhỏ hơn áp suất không khí, tại nơi nối ống hút vào máy bơm áp suất đạt giá trị chân không lớn nhất. Vì lý do đó nên trước khi chạy máy bơm ly tâm phải mồi, nghĩa là cần làm đầy nước ở đường ống hút và buồng cánh quạt máy bơm, thì bơm mới hút được nước lên. Trị số áp suất tuyệt đối nhỏ nhất khi máy bơm chạy phải lớn hơn áp suất bốc hơi của nước thì mới tránh khỏi hiện tượng hóa khí và gây ra sự xâm thực cánh máy bơm, làm máy bơm thậm chí không hút được nước. Vì thế nên vận tốc trung bình trong ống hút và trị số chân không cho phép là những số liệu làm căn cứ cho tính toán. Lưu tốc trung bình trong ống hút nên ở trong khoảng 0.8 ÷ 1.25m/s, trị số chân không cho phép được ấn định cho từng loại máy bơm, thông thường nên lấy hck < 4 ÷ 6.5m. Trị số chân không cho phép không những phụ thuộc loại máy bơm mà còn phụ thuộc vào nhiệt độ và loại chất lỏng. Với nhiệt độ càng tăng, trị số chân không cho phép càng giảm. Viết phương trình Becnoulli cho hai mặt cắt (1-1) và (2-2): (7-9) Bài giảng thủy lực 1 Trang 133
  14. Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi Trong đó: (7-10) Gọi độ cao chân không là: . (7-11) Do đó phương trình (7-9) viết lại thành: (7-12) Hay (7-13) Phương trình (7-12) là phương trình cơ bản để tính ống hút. Từ phương trình đó ta thấy rõ là độ cao đặt máy bơm z2 bị hạn chế bởi cột áp chân không cho phép. Nếu gọi (hCK)CP là trị số chân không cho phép đối với một loại bơm nhất định và loại chất lỏng nhất định, ta có thể từ công thức (7-13) nêu lên rằng độ cao lớn nhất đặt bơm so với mặt nước trong bể bằng: (7-14) II.Tính toán thủy lực về đường ống đẩy. Nước được hút lên và đi qua máy bơm, năng lượng được tăng thêm. Gọi Hb là năng lượng tăng thêm cho một đơn vị trọng lượng chất lỏng, năng lượng đó do máy bơm cấp cho; ta có thể viết ra sự cân bằng năng lượng ở hai mặt cắt 2-2 và 3-3 ngay trước và sau máy bơm như sau: (7-15) Thông thường: z2 = z3 ; α 2 = α 3 ; v2 = v3 (đường kính ống hút & ống đẩy bằng nhau), nên ta có: (7-16) Ta lại lấy hai mặt cắt 3-3 và 4-4, rồi viết phương trình Becnoulli: 2 p3 v3 p z3 + + = z4 + 4 + hw , (7.17) γ γ 2g Trong đó hW là tổn thất cột nước từ máy bơm lên tháp nước. Khi tính toán cho đường ống đẩy ta có thể tính theo ống dài hoặc ống ngắn, tùy theo trường hợp cụ thể. Ta gọi: (7-18) Kết hợp ba phương trình (7-9,) (7-15) và (7-17) ta có: Hb = z4 + hW + h’W Hoặc (7-19) Hb = Hđh + ∑ hW Bài giảng thủy lực 1 Trang 134
  15. Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi III. Công suất cần cung cấp cho thiết bị bơm: (watt) (7-20) Trong đó: Q : Lưu lượng của máy bơm tính bằng m3/s. Hb : Cột nước máy bơm cung cấp (m). γ : Trọng lượng riêng của chất lỏng tính bằng N/m3. η båm : Hiệu suất của máy bơm η âcå : Hiệu suất của động cơ IV. Tính toán Turbine nước Đối với máy bơm là loại thiết bị tiêu thụ năng lượng điện, cung cấp năng lượng cho dòng chảy. Còn đối với Turbine ở trong các nhà máy thuỷ điện, thì ngược lại, Turbine lấy năng lượng của dòng chảy, và nhờ các thiết bị biến đổi năng lượng nầy thành năng lượng điện. Công suất Turbine: NT = ηT .γ .Q.H Trong đó: ηT : hiệu suất của turbine Q: lưu lượng qua turbine (m3/s) H: cột nước cung cấp cho turbine (m) Câu hỏi: 1. Nêu khái niệm và công thức chung tính ống ngắn, ống dài? 2. Các bài toán cơ bản về ống dài? Mục đích của việc đưa ra hệ số θ1 (trong công thức K = θ1Kbp) để làm gì ? 3. 4. Điểm cần chú ý, trong tính toán đường ống nối tiếp và song song là gỉ ? Bài tập 1. Cho hệ thống đường ống mắc song song a c g f b h δ δ như hình 6.16. Đường ống chính abcfgh có d=const, vẽ biểu đồ độ giảm tổng cột áp trong ống abcdefgh. e d 2. Dựng biểu đồ độ giảm tổng cột áp của chất d2 d1 d1 lỏng trong đường ống mắc song song nếu biết d1≠d2≠d3. 3. Bơm A bơm nước từ sông vào ruộng theo d3 hướng ống ABCD, tại đoạn BC một phần lưu lượng nước Q1=2l/s, được phân phối đều theo các vòi phun để tưới hoa màu, còn lại theo CD mà ra ruộng. Cho biết kích thước đường Bài giảng thủy lực 1 Trang 135
  16. Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi ống: l1=100m, l2=8m, l3=50m, các độ sâu so với mặt chuẩn (ở trục bơm): h1=6,5m, h2=4m. Xác định cột áp thủy động Hr tại cửa ra của bơm và đường kính các đoạn ống d1, d2, d3, trong điều kiện bình thường: n=0,0125 (tổn thất cục bộ được tính bằng 15% tổn thất dọc đường) Đáp số : Hr=5,31m d1=0,1m ; d2 =0,075m ; d3=0,075m (tính theo v kinh tế) TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Nguyen The Hung, Hydraulics, Vol. 1, NXB Xay Dung 2006. 2. Nguyen Canh Cam & al., Thuy luc T1, T2, NXB Nong Nghiep 2000. 3. Hoàng Văn Quý, Thuy Luc và Khí động lực, NXB KHKT 1997. 4. Nguyen Tai, Thuy Luc T1, NXB Xay Dung 2002. 5. Doughlas J. F. et al., Fluid Mechanics, Longman Scientific & Technical 1992. 6. Edward J. Shaughnessy et al., Introduction to Fluid Mechanics, Oxford University Press 2005. 7. Frank M. White, Fluid Mechanics, McGrawHill 2002. 8. R. E. Featherstone & C. Nalluri, Civil Engineering Hydraulics, Black well science 1995. 9. John A. Roberson & Clayton T. Crowe, Engineering Fluid Mechanics, John wiley & Sons, Inc 1997. 10. Philip M. Gerhart et al., Fundamental of Fluid Mechanics, McGrawHill 1994. Website tham khảo: http://gigapedia.org http://ebookee.com.cn http://www.info.sciencedirect.com/books http://db.vista.gov.vn http://dspace.mit.edu http://ecourses.ou.edu http://www.dbebooks.com The end Bài giảng thủy lực 1 Trang 136
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2430 lượt tải
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
2=>2