Thí nghiệm : mạch lưu chất

Chia sẻ: Nguyen Hoang Nam | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:10

Thêm vào BST

Báo xấu

879
lượt xem 120
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Khảo sát hiện tượng tổn thất dọc đường của dòng chảy trên một đoạn dường ống tròn kong6 có các chi tiết nối ống Khảo sát hiện tượng tổn thất cục bộ ở các chi tiết nối ống như mở rộng, co hẹp, đoạn ống cong, qua các loại van...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Thí nghiệm : mạch lưu chất

GVHD: Trương Chí Thanh ̀ Nhóm 9 BÀI 1. MẠCH LƯU CHẤT I. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM : • Khảo sát hiện tượng tổn thất dọc đường của dòng chảy trên một đo ạn đường ống tròn không có các chi tiết nối ống. • Khảo sát hiện tượng tổn thất cục bộ ở các chi tiết nối ống như mj ở rộng, co hẹp, đoạn ống cong, qua các loại van,… II. CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN : 1. Tổn thất dọc đường : 2 LV L 1 Q2 8λL hd = λ =λ = 2 5 Q2 D 2g D 2g A 2 π gD λ : hệ số ma sát hay hệ số tổn thất dọc đường L : chiều dài từ măt căt 1-1 đên măt căt 2-2 ̣ ́ ́ ̣ ́ D : đường kính trong cua ống ̉ V : vận tốc trung bình trong ống Q : lưu lượng dòng chảy A : tiết diện trong của ống 64 Đối với dòng chảy tầng trong ống : λ = Re ε Đối với dòng chảy rối trong ống : λ = f ( , Re) D Re : chuẩn số Reynolds ε : độ nhám tuệt đối D : đường kinh trong cua ông ́ ̉ ́ Với : πD02 Q = V0 4 CD 2 g ( p1 − p 2 ) V0 =  D0  2 γ  1−     D1  2. Tổn thất cục bộ : V2 hcb = ξ 2g ξ : hệ số tổn thất cục bộ, phụ thuộc vào dạng trở lực, co ́ gia ́ tri ̣ khac nhau cho cac ́ ́ loai ông khac nhau, được xac đinh băng thực nghiêm. ̣ ́ ́ ́ ̣ ̀ ̣ Thông thường đối với một đường ống dài thì tổn thất cục bộ không đáng k ể so với tổn thất dọc đường nên có thể bỏ qua. Tuy nhiên đối với những đường ống ngắn thì tổn thất cục bộ ảnh hưởng đáng kể đến tổn thất tổng cộng trên đường ống. III. BẢNG SỐ LIỆU : 1. Tổn thất dọc đường : 1.1 ỐNG NHỰA : Trang 1
GVHD: Trương Chí Thanh ̀ Nhóm 9 ̉ Bang 1: Lần đo Độ chênh cột áp Ống 1 inch tại đĩa chắn Nhiệt độ Độ chênh áp trong ông ́ (mmH2O) 1 700 28 30 2 600 29 27 3 500 29 23 4 400 29 19 5 300 30 16 6 100 32 8 ̉ Bang 2 Lần đo Độ chênh cột áp Ống 1/2 inch tại đĩa chắn Nhiệt độ Độ chênh áp trong ông ́ (mmH2O) 1 100 30 68 2 90 31 64 3 80 31 55 4 70 31 49 5 60 31 44 6 50 32 37 7 40 32 30 8 30 32 24 ̉ Bang 3: Lần đo Độ chênh cột áp Ống 3/8 inch tại đĩa chắn Nhiệt độ Độ chênh áp trong ông ́ (mmH2O) 1 50 31 150 2 40 31 120 3 30 31 100 4 20 32 65 5 10 32 35 1.2 ỐNG THEP KHÔNG GỈ : ́ ̉ Bang 4: Lần đo Độ chênh cột áp Ống 3/8 inch tại đĩa chắn Nhiệt độ Độ chênh áp trong ông ́ (mmH2O) 1 50 32 57 Trang 2
GVHD: Trương Chí Thanh ̀ Nhóm 9 2 40 33 45 3 30 33 35 4 20 33 25 5 10 33 15 2. Tổn thất cục bộ : ̉ Bang 5: Lần đo Độ chênh cột áp Ống 1 inch tại đĩa chắn Nhiệt độ Độ chênh áp tai P4A và ̣ (mmH2O) P4B 1 700 28 12 2 600 29 11 3 500 29 10 4 400 30 9 5 300 30 7 ̉ Bang 6: Lần đo Độ chênh cột áp Ống 1 inch tại đĩa chắn Nhiệt độ Độ chênh áp tai P5A và ̣ (mmH2O) P5B 1 700 28 8 2 600 29 6 3 500 29 6 4 400 30 6 5 300 30 5 ̉ Bang 7: Lần đo Độ chênh cột áp Ống 1 inch tại đĩa chắn Nhiệt độ Độ chênh áp tai P6A và ̣ (mmH2O) P6B 1 700 28 16 2 600 29 13 3 500 29 12 4 400 30 9 5 300 30 7 IV. XỬ LÝ SỐ LIỆU : 1 Tinh tôn thât doc đường: ́ ̉ ́ ̣ D0= 0.478 inch D1= 1.912 inch D0 0.478 = = 0.25 D1 1.912 Giả sử Re = 104, ta có : Do/D1 Re = 104 Trang 3
GVHD: Trương Chí Thanh ̀ Nhóm 9 0.2 0.60 0.4 0.61 Nội suy, ta được : CD= 0.6025 Nôi suy cac giá trị ρ, υ của nước ở các nhiệt độ : ̣ ́ ToC ρ, kg/m3 υ ×106 m 2 / s 28 996.4 0.8426 29 996.2 0.8223 30 996.0 0.802 31 995.6 0.788 32 995.2 0.774 33 994.8 0.76 34 994.4 0.7422  Tra bang sự phụ thuôc cua hệ số hiêu chinh lưu lượng vao chuân số Re và ti ̉ lê ̣ ̉ ̣ ̉ ̣ ̉ ̀ ̉ D0/D1 D0 1 Với = = 0,25 D1 4 Khi Re = 104 ⇒ CD = 0.6025 Khi Re = 105 ⇒ CD = 0.597 Khi Re = 106 ⇒ CD = 0.595 Khi Re = 107 ⇒ CD = 0.595 Giả sử chất lỏng trong ống chảy với chế độ chảy rối nghĩa là Re = 104 đến 105 Dùng phương pháp thử sai ta xác định Re cho quá trình: Giả sử Re = 104 ⇒ CD = 0.6025 CD 2 g ( p1 − p 2 ) V0 = 0.6025 2 γ = 2 × 9.81× 700 × 10−3 = 2, 237( m / s)  D0  1 − ( 0.25 ) 4 1−  D    1 ̉ Đôi 0.478 inch = 12.1412 mm π Do2 π × (12.1412 × 10−3 )2 Q = Vo = 2, 237 = 2,59 ×10−4 (m3 / s ) 4 4 4Q 4 × 2,59 ×10−4 ⇒V = = = 0, 465(m / s) π D 2 π × (26, 64 ×10−3 ) 2 VD 0, 465 × 26, 64 ×10−3 Re = = = 14699, 08 υ 0.8426 × 10−6 Giá trị Re tinh được sai khac nhiêu so với giá trị đăt. Thực hiên tương tự cac bước trên ́ ́ ̀ ̣ ̣ ́ cho đên khi Re tinh được gân băng với Re đăt, ta được bang sau: ́ ́ ̀ ̀ ̣ ̉ Re đặt CD Lưu lượng(Q) Vận tốc( m / s ) Re tính 3 m /s 15000 0,6022 2,582 ×10−4 0,4635 14653,15 Trang 4
GVHD: Trương Chí Thanh ̀ Nhóm 9 12000 0,60238 2,588 ×10−4 0,46453 14686 14680 0,602214 2,5872 ×10 −4 0,4644 14682,746 Từ kêt quả trên ta được CD= 0,602214 và Re= 14682,746. ́  Tinh toan cac thông số ứng với mức lưu lượng 1 cua ông nhựa 1inch: ́ ́ ́ ̉ ́ CD 2 g ( p1 − p 2 ) V0 = 0.602214 2 γ = 2 × 9.81× 700 × 10−3 = 2, 236( m / s)  D0  1 − ( 0.25 ) 4 1−  D    1 • ̉ Đôi 0.478 inch = 12.1412 mm π Do2 π × (12.1412 ×10−3 ) 2 Q = Vo = 2, 236 = 2,59 ×10−4 (m3 / s) 4 4 4Q 4 × 2,59 ×10−4 V= = = 0, 465(m / s) π D 2 π × (26, 64 ×10−3 ) 2 VD 0, 465 × 26, 64 ×10−3 Re = = = 14691, 784 υ 0.8426 × 10−6 • Từ giá trị Re vừa tinh được ta tra gian đồ Moody với: ́ ̉ ε =0 và Re= 14691,784 ⇒ λ =0,0285. D • Tinh giá trị tôn thât doc đường: ́ ̉ ́ ̣ 8λL 8 ×0, 0285 ×1, 22 ×(2, 59 ×10 −4 ) 2 hd = 2 Q2 = π gD 5 3,14 2 ×9,81×(26, 64 ×10 −3 ) 5 = 0, 014365mH 2O =14, 365mmH 2O -Tinh tương tự cho cac mức lưu lượng con lai và cho cac ông co ́ đ ường kinh khac ́ ́ ̀ ̣ ́ ́ ́ ́ nhau. Ta lâp được cac bang giá trị sau: ̣ ́ ̉ ̉ Bang 8 : Ống nhựa 1 inch (ε = 0  ε/d = 0) Lầ Độ chênh Lưu Vận Độ chênh cột n Nhi lượng tốc áp (mmH2O) ệt cột áp tại đo Q* V Re λ độ đĩa chắn Tính Đo 10−4 (m/s) toán được (oC) (mm H2O) 3 (m /s) 1 29 200 13.837 0.248 8042.606 0.0328 4.718 13 Trang 5
GVHD: Trương Chí Thanh ̀ Nhóm 9 2 30 250 15.471 0.278 9219.507 0.032 5.754 14 3 30 300 16.947 0.304 10099.464 0.0318 6.862 16 4 30 350 18.305 0.328 10908.668 0.0308 7.754 18 5 31 400 19.569 0.351 11869.047 0.03 8.631 20 6 31 600 23.967 0.43 14536.555 0.028 12.083 25 ̉ Bang 9 : Ống nhựa 1/2 inch (ε = 0  ε/d = 0) Lầ Nhiệt Độ chênh Lưu Vận Độ chênh cột n độ cột áp lượng tốc áp (mmH2O) đo (oC) Q*10-5 ́ ông Re λ tại đĩa Tính Đo chắn (m3/s) V (m/s) toán được (mm H2O) 1 32 50 6.919 0.353 7203.61 0.034 16.56 37 2 32 60 7.579 0.387 7891.16 0.033 19.52 45 3 33 100 9.785 0.499 10375.1 0.031 30.19 66 4 33 250 15.47 0.789 16404.4 0.027 66.16 147 5 33 300 16.94 0.864 17970.2 0.027 77.92 169 6 33 350 18.30 0.934 19410.1 0.026 89.88 193 Trang 6
GVHD: Trương Chí Thanh ̀ Nhóm 9 ̉ Bang 10 : Ống nhựa 3/8 inch (ε = 0  ε/d = 0) Độ chênh Lưu Độ chênh cột áp Vận tốc Lầ cột áp lượng (mmH2O) Nhiệt độ ́ ông n tại đĩa Q*10- Re λ (oC) 5 V đo chắn Tính Đo (m/s) (mm H2O) (m3/s) toán được 1 32 50 6.92 0.562 9090.82 0.0318 49.884 145 2 32 60 7.58 0.616 9958.49 0.0311 58.543 177 3 32 250 15.47 1.257 20327.69 0.0156 122.357 615 4 32 300 16.95 1.377 22267.87 0.0152 143.064 710 5 32 350 18.31 1.487 24052.05 0.015 164.712 815 ̉ Bang 11 : Ống thép không gỉ 3/8 inch (ε = 4.6*10-2mm  ε/d = 3.67*10-3) Độ chênh Vận tốc Độ chênh cột áp Nhiệt Lưu lượng (mmH2O) Lần cột áp ́ ông độ Q*10-5 Re λ đo tại đĩa chắn V (oC) (m3/s) Tính Đo (mm H2O) (m/s) toán được 1 32 50 6.9189 0.563 9099.903 0.0378 59.356 57 2 33 40 6.1884 0.503 8289.133 0.038 47.736 45 3 33 30 5.3593 0.436 7178.600 0.039 36.744 35 4 33 20 4.3759 0.356 5861.302 0.042 26.380 25 5 33 10 3.0942 0.252 4144.567 0.044 13.818 15 2 TỔN THẤT CỤC BỘ : 2.1 Tinh tôn thât cuc bộ tai P4A và P4B ́ ̉ ́ ̣ ̣  Tiên hanh đo lây giá trị gân đung thu được: ́ ̀ ́ ̀ ́ • Ban kinh cong truc ông R=55mm ́ ́ ̣ ́ • Ban kinh ông r= 13,32mm ́ ́ ́ • Đường kinh ông d=26,64mm ́ ́ • Đường kinh ông tai chỗ mở rông: D=55,73mm ́ ́ ̣ ̣ -Ta có công thức tinh ξ đôi với ông uôn dân thanh goc 900 ́ ́ ́ ́ ̀ ̀ ́ r ξ = 0,13 +1, 85 ×( )3,5 R 13,32 3,5 = 0,13 + 1,85 × ( ) = 0,143 55 -Đôi với ông uôn thanh α =1800: ́ ́ ́ ̀ α ξ = ξ (900) × 0 =0,143 × 2=0,286 90 d2 26, 642 -Tai đôt thu: ξ = 0,5 × (1 − 2 ) = 0,5 × (1 − ̣ ̣ ) = 0,386 D 55, 732 Trang 7
GVHD: Trương Chí Thanh ̀ Nhóm 9 ́ Ta co: CD 2 g ( p1 − p 2 ) V0 = 0.6025 2 γ = 2 × 9.81× 700 × 10−3 = 2, 237( m / s)  D0  1 − ( 0.25 ) 4 1− D    1 ̉ Đôi 0.478 inch = 12.1412 mm π Do2 π × (12.1412 × 10−3 )2 Q = Vo = 2, 237 = 2,59 ×10−4 (m3 / s ) 4 4 4Q 4 × 2,59 ×10−4 V= = = 0, 465(m / s) π D 2 π × (26, 64 ×10−3 ) 2 V2 2 × g × hcb 2 ×9,81×12 ×10 −3 -Măt khac: hcb = ξ ̣ ́ ⇒ξ = = = 1, 089 2g V2 0, 4652 -Tinh toan tương tự cho cac mức lưu lượng con lai thu được lân lượt cac giá trị ξ , lâp ́ ́ ́ ̀ ̣ ̀ ́ ̣ ̀ ́ thanh cac bang sau: ̉ ̉ Bang 12 : Tai P4A và P4B ̣ Lần Nhiệt Độ chênh cột Lưu lượng Vận tốc Độ chênh đo độ (oC) áp Q* 10−4 m3/s) ́ ông cột áp đo V được ξ tại đĩa chắn (mm H O) (m/s) (mmH2O) 2 1 28 700 2,59 0.465 12 1.0892 2 29 600 2,40 0.430 11 1.1649 3 29 500 2,19 0.393 10 1.2708 4 30 400 1,96 0.351 9 1.4296 5 30 300 1,70 0.304 7 1.4826 ̉ Bang 13 : Tai P5A và P5B ̣ Lần Nhiệt Độ chênh cột Lưu lượng Vận tốc Độ chênh đo độ (oC) áp Q* 10−4 m3/s) ́ ông cột áp đo V được ξ tại đĩa chắn (mm H2O) (m/s) (mmH2O) 1 28 700 2,59 0.465 8 0.7262 2 29 600 2,40 0.430 6 0.6354 3 29 500 2,19 0.393 6 0.7625 4 30 400 1,96 0.351 6 0.9531 5 30 300 1,70 0.304 5 1.059 ̉ Bang 14 : Tai P6A và P6B (đôt thu) ̣ ̣ Trang 8
GVHD: Trương Chí Thanh ̀ Nhóm 9 Lần Nhiệt Độ chênh cột Lưu lượng Vận tốc Độ chênh đo độ (oC) áp Q* 10−4 m3/s) ́ ông cột áp đo V được ξ tại đĩa chắn (mm H2O) (m/s) (mmH2O) 1 28 700 2,59 0.465 16 1.4523 2 29 600 2,40 0.430 13 1.3767 3 29 500 2,19 0.393 12 1.5249 4 30 400 1,96 0.351 9 1.4296 5 30 300 1,70 0.304 7 1.4826 V. ĐỒ THỊ Đô thị biêu diên sự phu thuô c tô n thât do c đườn g theo lưu lượn g ̀ ̉ ̃ ̣ ̣ ̉ ́ ̣ 60 50 40 Tô n thât (mmH2O) ́ ông nhựa 1 inch 30 ́ ông nhựa 1/2 inch ́ ông nhựa 3/8 inch ́ 20 ̉ 10 0 0 5 10 15 20 25 30 Q*10^-5 (m3/s) ⇒ Nhân xet: Ta thấy khi cùng một loại vật liệu ở cùng một lưu lượng ống nào có ̣ ́ đường kính lớn thì tổn thất dọc đường càng nhỏ và khi lưu lượng tăng thì tổn th ất dọc đường tăng. Vậy tổn thất dọc đường tỷ lệ nghịch với đ ường kính ống và t ỷ l ệ thuận với lưu lượng trong ống. Trang 9
GVHD: Trương Chí Thanh ̀ Nhóm 9 Đô thi biêu diên s ự phu thuôc tôn thât doc đường theo lưu lượng ̀ ̣ ̃ ̃ ̣ ̣ ̉ ́ ̣ 70 60 Tôn thât (mmH2O) 50 40 ́ ông nhựa 3/8 inch 30 ông thep không gỉ 3/8 inch ́ ́ ́ 20 ̉ 10 0 0 2 4 6 8 Q*10^-5(m3/s) ⇒ Nhân xet: dựa vao đồ thị ta thây xet cung môt đường kinh, cung môt lưu lượng thi ̀ ̣ ́ ̀ ́ ́ ̀ ̣ ́ ̀ ̣ ông nhựa có tôn thât doc đường it hơn ông thep không gi. Cho thây vât liêu ông cung ́ ̉ ́ ̣ ́ ́ ́ ̉ ́ ̣ ̣ ́ ̃ có anh hưởng đên tôn thât doc đường. Lưu lượng tăng thì tôn thât tăng. ̉ ́ ̉ ́ ̣ ̉ ́ Đô thị s ự phu thuô c tô n thât cuc bô theo lưu lượ n g ̀ ̣ ̣ ̉ ́ ̣ ̣ 18 16 14 12 Tô n thât(mmH2O) 10 ̣ ̀ Tai P4A va P4B ̣ ̀ Tai P5A va P5B 8 ́ ̣ ̀ Tai P6A va P6B 6 ̉ 4 2 0 0 5 10 15 20 25 30 Q*10^-5(m 3/s) ⇒ Nhân xet: ta thây tai co 1800 gây ra tôn thât cuc bộ nhiêu hơn co 90 0 và tai đôt thu ̣ ́ ́ ̣ ̉ ́ ̣ ̀ ̣ ̣ tôn thât cuc bộ là lớn nhât . Lưu lượng tăng thi ̀ tôn thât tăng, và tôn thât phu ̣ thuôc ̉ ́ ̣ ́ ̉ ́ ̉ ́ ̣ nhiêu vao dang trở lực cua ông. ̀ ̀ ̣ ̉ ́ Trang 10