Học viện kỹ thuật quân Bộ môn nhiệt thuỷ khí Báo cáo thí nghiệm thuỷ lực đại cương Họ tên nhóm trưởng : Nơng Văn Thao Họ tên thành viên nhóm: Nguyễn Thái Phan Đức Thanh Lớp : Ô TÔ - K42 Năm học : 2009 - 2010 Hà Nội 03/2010 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Thí nghiệm thuỷ lực đại cương ¾ Mục đích - Giúp cho học viên làm quen với máy đo sử dung môn thuỷ lực từ xây dựng kỹ sử dụng loại máy - Làm quen với phương pháp đo phương pháp xác định yếu tố thuỷ lực A Bộ thiết bị thí nghiệm thuỷ lực Mô tả thiết bị - Tên thiết bị : HLB – 95 - Các phận chính: + Bộ phận để đo số liệu thí nghiệm + Bộ phận phụ trợ để đảm bảo cấp nước cho phận hoạt động - Kích thước: + Bộ phận chính: dài x rộng x cao = 172 x 45 x 135 cm Nặng 120kg + phận phụ trợ: 120 x 50 x 220 Nặng 70kg I/ Bài thí nghiệm 1: Tóm tắt lý thuyết - Những hệ thức va cơng thức tính toán chất lỏng phụ thuộc vào trạng thái chuyển động Có haio trạng tháI chuyển động chảy rối chảy tầng - Chảy tầng xuất chất lỏng chuyển động thành lớp riêng biệt không xáo trộn vào - Chảy rối xuất chất lỏng chuyển động xáo trộn vào - Để xác định trạng tháI chảy người ta dựa vào hệ số Raaynol: Re = ν d V Trong đó: ν : hệ số nhớt động học V: vận tốc dòng chảy d: đường kính ống trụ trịn Khảo sát hai trạng thái chảy ( thí nghiệm Râynol ) Kết thí nghiệm Râynol Qua tiến hành thí nghiệm ta có bảng kết sau: TT H1 (cm) h1 (cm) Q1 (cm2/s) v1 (cm/s) t0 (c0) ói (cm2/s) ϑ d Re= v (1) (2) 11.5 11.6 11.6 12.6 12.5 12.4 (3) 1.5 1.6 1.6 2.6 2.5 2.4 (4) 15 15.5 15.5 44.5 44 44 (5) 7.46 7.7 7.7 22.2 22 22 (6) 20 20 20 20 20 20 (7) 0.01006 0.01006 0.01006 0.01006 0.01006 0.01006 (8) 1270 1310 1310 3779 3745 3745 Kết luận trạng thái chảy (9) Chảy tầng Chảy tầng Chảy tầng Chảy rối Chảy rối Chảy rối LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trong : v : Vận tốc dịng chảy (cm/s) ; d : Đường kính ống trụ trịn : d= 1,6 cm ; ó : Độ nhớt động học (tra bảng2- Hướng dẫn TNTL, Bộ mơn Kỹ thuật nhiệt- khoa khí): ứng với t = 20 C có ó= 0,01006; Nhận xét đánh giá: Từ kết thí nghiệm trạng thái chảy qua kết đo đạc tính tốn số Re quan sát dịng màu ống thí nghiệm ta thấy hồn tồn phù hợp Trong lần thí nghiêm đầu dòng nước màu nước ống chảy thành dịng riêng biệt Trong thí nghiệm sau dòng nước màu nước ống nghiệm chuyển động xáo trộn lẫn ta có dịng chảy rối Nguyên nhân phù hợp tiến hành thí nghiệm làm tương đối xác, máy thí nghiệm đảm bảo nên kết thí nghiệm thu tương đối xác Tuy nhiên thí nghiệm cịn có sai số, quan sát dịng chảy cịn chưa chuẩn, q trình đọc ghi tính tốn cịn có làm trịn số So sánh kết thí nghiệm lý thuyết ta thấy hồn tồn phù hợp II thí nghiệm Tóm tắt lý thuyết - Phương trình Becnuli phương trình thuỷ lực - Phuownh trình Becnuli viết cho đơn vị chất lỏng nên coi phương trình cân tỷ Phương trình xác lập cho dịng chảy khơng nén chảy ổn định từ mặt cắt 1-1 đến 2-2 - Phương trình sau: z1+ p1 γ + α1v12 2⋅ g = z2+ p2 γ + α ⋅ v2 2⋅ g + h w1−2 đó: + Z1, Z2 : lượng vị trí dịng chảy hai mặt cắt 1-1 2-2 so với mặt cắt chuẩn + + p1 γ p2 , α1v12 2⋅ g , : áp sòng chảy γ α ⋅ v2 2⋅ g : động dòng chảy Xác định thành phần phương trình lượng dịng chảy (phương trình bécnuli) kết thí nghiệm phương trình Bécnuli Qua thí nghiệm ta có kết trình bày bảng sau: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com h1 H1 (cm) (cm) T T Q1 v1 z1+ α1v12 p1 v2 (7) (8) (9) 4.8E-6 2⋅ g p2 2⋅ g γ (6) z2+ α ⋅ v2 (1) (2) (3) (4) (5) 35 24.2 1.9 0.95 4.8E-6 24.2 0.95 h w1− γ (10) (11) 24 v3 (12) 0.2 0.27 α ⋅ v3 2⋅ g (13) 1.4E -6 1.5E -6 1.5E -6 38.5 27.7 5.1E-6 27.7 5.1E-6 27.5 0.2 0.28 38.2 27.4 5.1E-6 27.4 5.1E-6 27.2 0.2 0.28 37.3 26.5 1.95 0.975 4.9E-6 26.5 0.975 4.9E-6 26.3 0.2 0.277 1.41 E-6 36.5 25.7 1.95 0.975 4.9E-6 25.7 0.975 4.9E-6 25.5 0.2 0.277 1.41 E-6 z3+ p3 γ h w2 − v4 α ⋅ v2 2⋅ g z4+ p4 γ h w3−4 v5 α ⋅ v5 2⋅ g z5+ p5 γ h w4−5 Ghi (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) 23 14.6 9.4 0.95 4.8E-6 19.7 -5.1 0.95 4.8E-6 19.6 0.1 21.9 5.6 5.1E-6 25.2 -3.3 5.1E-6 24.9 0.3 21.5 5.7 5.1E-6 24.7 -3.2 5.1E-6 24.5 0.2 19.5 6.8 0.975 4.9E-6 23.2 -3.8 0.975 5.1E-6 23.2 0.1 17.7 7.8 0.975 4.9E-6 22.3 -4.6 0.975 5.1E-6 22 0.3 (24) Nhận xét đành giá - Nguyên nhân gây sai số phép đo do: + Sai số thiết bị đo gây + Sai số người làm thí nghiệm gây - ý nghĩa ứng dụng phương trình Becnuli: + Phương trình Becnuli ứng dụng dùng để xác định thông số dòng chảy hai mặt cắt khác dòng chảy chất lỏng III thí nghiệm LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com tóm tắt lý thuyết Phương trình Becnuli: z1+ p1 γ + α1v12 2⋅ g = z2+ p2 γ + α ⋅ v2 2⋅ g + h w1−2 thành phần h w1−2 tổn thất thuỷ lực dòng chảy chuyển động từ mặt cắt ướt 1-1 đến 2-2 bao gồm tổn thất dọc đường tổn thất cục h w1− =hl+hc Trong tổn thất dọc đường xác định theo công thức: V2 hl = λ d 2g Trong : l - chiều dài đoạn dịng chảy d - đường kính ống V – vận tốc trung bình mặt cắt dịng chảy g- gia tốc rơi tự λ - hệ số sức cản dọc đường - Hệ số ma sát trường hợp tổng quát phụ thuộc vào trạng tháI chuyển động chất lỏng đặc trưng hình học ống dẫn cụ thể Δ đó: Δ - độ nhám tuyệt đối thành ống; dd độ nhám thành ống đường kính ống dẫn Δ d - Như vậy: λ = f (Re, ) Xác định tổn thất thu tổn thuỷ lực dọc đường Kết thí nghiệm tổn thất thuỷ lực dọc đường Qua tiến hành thí nghiệm kết hợp với đồ thị Nicuratso ta có kết thí nghiệm bảng sau: TT H1 hi Q1 vi υ1 (1) (2) 12.6 (3) 2.6 (4) 44.5 (5) 22.2 (6) 0.0094 12.5 2.5 44 22 12.4 2.4 43.5 21.6 Theo lý thuyết hệ số λ = 0.5 1.75 + lg h1 λ (7) 3543 (8) 1.2 (9) 0.65 Kết luận trạng thái chảy (10) Chảy rối 0.0094 3510 0.54 chảy rối 0.0094 3505 0.8 0.43 chảy rối d 2ε Re= vi d υ =0,5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Từ bảng kết ta có đồ thị sau: Đánh giá thí nghiệm: - Từ kết thí nghiệm ta thấy tổn thất dọc đường theo thí nghiệm phù hợp với kết lý thuyết - Nguyên nhân gây tổn thất dọc đường mát thành ống chất lỏng chuyển động lịng ống IV Bài thí nghiệm 4: Tóm tắt lý thuyết Như nêu tổn thất thuỷ lực bao gồm tổn thất dọc đượng tổn thất cục Tổn thất cục xác định sau: hc = ξ V2 2g Trong đó: ξ - hệ số sức cản cục V- vận tốc trung bình mặt cắt dòng chảy g- gia tốc rơI tự - Tổn thất cục xảy nơI có thay đổi vận tốc hướng dòng chảy - Trong trường hợp mở rộng đột ngột thì: ξ cm = (1 − ω1 ) ω2 - Trong trường hợp đột thu thì: ξ h = 0.5(1 − ω1 ) ω2 Trong ω1 , ω2 diện tích mặt cắt hai mặt cắt 1-1 2-2 Xác định tổn thất thuỷ lực cục Kết thí nghiệm tổn thất cục Qua thí nghiệm tính tốn số liệu ta có bảng kết thí nghiệm sau: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) Ghi (10) (11) (12) (13) 12.6 2.6 44.5 39.4 22.2 0.5 5.3 0.22 1.8 12.5 2.5 44 39 22 0.3 0.2 1.3 12.4 2.4 43.5 38.5 21.6 0.2 4.6 1.86 tt H1 hi Qi v1 v2 Ähdm hdm ξTN cm Ähdt hdt 50 ξTN ct 0.64 49.5 0.63 48 0.61 Theo công thức lý thuyết ta có: ξcm =(1- ξct = ( - d 22 1.2 2 ) = ( ) = 0.19 d 12 1.6 d 12 1.6 2 ) =(1) = 0.6 d 22 1.2 Nhận xét đánh giá: Từ kết thực tế thí nghiệm kết tính theo lý thuyết ta nhận thấy: Kết thực tế thí nghiệm xác với kết tính tốn theo lý thuyết Tuy nhiên hai kết cịn có sai số q trình thí nghiệm học viên đọc kết thiết bị cịn chưa xác Ngồi tồn sai số thiết bị phần gây sai số q trình thí nghiệm Nguyên nhân gây tổn thất cục bộ: Dòng chảy bị thay đổi vận tốc hướng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... (Re, ) Xác định tổn thất thu tổn thuỷ lực dọc đường Kết thí nghiệm tổn thất thuỷ lực dọc đường Qua tiến hành thí nghiệm kết hợp với đồ thị Nicuratso ta có kết thí nghiệm bảng sau: TT H1 hi Q1 vi... Trong thí nghiệm sau dịng nước màu nước ống nghiệm chuyển động xáo trộn lẫn ta có dịng chảy rối Ngun nhân phù hợp tiến hành thí nghiệm làm tương đối xác, máy thí nghiệm đảm bảo nên kết thí nghiệm. . .Thí nghiệm thuỷ lực đại cương ¾ Mục đích - Giúp cho học viên làm quen với máy đo sử dung mơn thuỷ lực từ xây dựng kỹ sử dụng loại máy - Làm quen