MẠCH LƯU CHẤT: BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH KHOA KỸ THUẬT THỰC PHẨM VÀ MÔI TRƯỜNG BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM 1 ĐỀ TÀI MẠCH LƯU CHẤT Giảng viên hướng dẫn TS Đỗ Đình Nhật Lớp 20DTP1A Trương Thị Hồng Thắm.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH KHOA KỸ THUẬT THỰC PHẨM VÀ MÔI TRƯỜNG  BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM ĐỀ TÀI: MẠCH LƯU CHẤT Giảng viên hướng dẫn: TS Đỗ Đình Nhật Lớp 20DTP1A Trương Thị Hồng Thắm – 2000006495 Ngô Thị Ngọc Hân – 2000003056 Tp.HCM, tháng năm 2022 TRÍCH YẾU 1.1 Mục đích thí nghiệm: Khảo sát chảy nước phịng thí nghiệm hệ thống ống dẫn có đường kính khác có chưa lưu lượng kế màng chắn, venturi phận nối ống cút, van chữ T  Thí nghiệm 1: Hệ số lưu lượng kế màng chắn (Cm) venturi (Cv) với độ chảy khác  Thí nghiệm 2: Hệ số ma sát f theo chế độ chảy (Re) cho ống 13cm, 21cm 27cm 1.2   1.3 Phương pháp thí nghiệm Thí nghiệm 1: cho dịng chảy lưu chất qua thiết bị có gắn lưu lượng kế màng chắn, venture pinto Chỉnh van lưu lượng kế để thay đổi lưu lượng dòng chảy đọc tổn thất cột áp ứng với giá trị lưu lượng Thí nghiệm 2: cho dịng lưu chất chảy qua ống 13cm, 21cm 27cm Chỉnh van lưu lượng kế để thay đổi lưu lượng dòng chảy, đọc tổn thất cột áp ống Kết thí nghiệm Thí nghiệm 1: Bảng trung bình: Q(l/ph) 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 7.000 8.000 9.000 Thí nghiệm 2: Pm (cm H2O) 0.433 2.833 4.433 9.000 12.100 17.300 22.833 28.533 Pv H2O) 0.300 1.133 1.400 1.767 1.900 2.133 2.633 3.067 (cm Pp H2O) (cm 1.4 Nhận xét kết thí nghiệm 2.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT Lưu lượng kế màng chắn venturi: Nguyên tắc: giảm áp suất lưu chất chảy qua dụng cụ để xác định lưu lượng v v 1 v v Ống Venturi Màng chắn Vân tốc trung bình vị trí (2) tính từ cơng thức tổng kê lượng: Trong đó: C: hệ số màng chắn venturi, phụ thuộc vào chế độ nhảy (Re) P: độ giảm áp suất qua màng chắn hay venturi, N/m2 : trọng lượng riêng cua lưu chất, N/m3 : tỉ số đường kính cổ venturi hay lỗ màng chắn đường kính ống Do lưu lượng qua màng chắn hay venturi: Q= V2A2 =V1A1 2.2 Tổn thất lượng chảy ống dẫn v v Khi lưu chất chảy ống, xảy tượng lượng ma sát thành ống trở lực cục vị trí có tiết diện ống thay đổi, thay đổi hướng dòng chảy  Tổn thất ma sát: Từ phương trình Bernoulli ta có: Vì => = 3.1  Tổn thất cục bộ: Là tổn thất lượng trở lực cục thay đổi tiết diện chảy, hướng chảy bị cản trở van, ống nối, chỗ đột ngột mở hay đột ngột thu THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM Dụng cụ thiết bị:  Một hệ thống ống dẫn van có kích thước khác nhau, lắp đặt tài liệu hướng dẫn  Bơm  Lưu lượng kế 3.2 Phương pháp thí nghiệm: 4.1 TÍNH TỐN KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM: Kết tính tốn: Hệ số lưu lượng kế màng chắn venture: Thừa số ma sát ống dẫn 13cm Thừa số ma sát ống dẫn đường kính 21cm Thừa số ma sát ống dẫn đường kính 27cm trơn Thừa số ma sát ống dẫn đường kính 27cm nhám 4.2 Đồ thị Giản đồ thể mối quan hệ lưu lượng Q hiệu số thủy đầu áp suất ; qua màng chắn, ống venturi Mối quan hệ Pm Q qua màng chắn 0.300000 Pm(mH2O) 0.250000 0.200000 0.150000 0.100000 0.050000 0.000000 0.000020 0.000040 0.000060 0.000080 0.000100 0.000120 0.000140 0.000160 Q(m3/s) Mối quan hệ Pv Q qua ống venture 0.035000 0.030000 Pv(mH2O) 0.025000 0.020000 0.015000 0.010000 0.005000 0.000000 0.000020 0.000040 0.000060 0.000080 0.000100 0.000120 0.000140 0.000160 Q(m3/s) Giản đồ thể mối quan hệ hệ số lưu lượng kế Cm, Cv theo Re Mối quan hệ hệ số lưu lượng kế Cm Re 0.250000 0.200000 Cmj 0.150000 0.100000 0.050000 0.000000 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 Re 0 00 0 00 0 00 0 0 00 00 0 10 Cv Mối quan hệ hệ số lưu lượng kế Cv theo Re 0.400000 0.350000 0.300000 0.250000 0.200000 0.150000 0.100000 0.050000 0.000000 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 0 0 00 00 0 10 Re Thừa số ma sát f theo Re ống 13cm Thừa số ma sát f theo Re ống 13 60000.00 50000.00 f 40000.00 30000.00 20000.00 10000.00 0.00 200.00 400.00 600.00 800.00 1000.00 1200.00 1400.00 1600.00 1800.00 2000.00 Re Thừa số ma sát f theo Re ống 21cm T hừa số ma sát f theo Re ống 21 3500.00 3000.00 2500.00 f 2000.00 1500.00 1000.00 500.00 0.00 200.00 300.00 400.00 500.00 600.00 700.00 800.00 900.00 1000.001100.001200.00 Re Thừa số ma sát f theo Re ống 27cm trơn Thừa số ma sát f theo Re ống 27 trơn 45000.00 40000.00 35000.00 30000.00 f 25000.00 20000.00 15000.00 10000.00 5000.00 0.00 100.00 200.00 300.00 400.00 500.00 600.00 700.00 800.00 900.00 800.00 900.00 Re Thừa số ma sát f theo Re ống 27cm nhám T hừa số ma sát f theo Re ống 27 nhám 70000.00 60000.00 50000.00 f 40000.00 30000.00 20000.00 10000.00 0.00 100.00 200.00 300.00 400.00 500.00 600.00 700.00 Re BÀN LUẬN VÀ TRẢ LỜI CÂU HỎI Câu 1: nêu phương pháp làm giảm trở lực đường ống dẫn 1- Giảm L cách chọn đường ống ngắn 2- Tăng D Vì trở lực ma sát tỷ lệ nghịch với D5 nên tăng D DPm giảm nhiều Tuy nhiên, D tăng giá tăng nên cần chọn D thích hợp 3- Giảm l + Hệ số trở lực l tỷ lệ thuận với m Chất lỏng muốn giảm trở lực tăng nhiệt độ Mà tăng nhiệt độ cao tạo bọt chất lỏng, gây va đập thủy lực nên làm tăng trở lực, cần chọn nhiệt độ thích hợp + Hệ số trở lực l phụ thuộc độ nhám thành ống Do cần tìm cách giảm độ nhám ống Giảm x cách chọn dạng ống, van (và độ mở van), vịi thích hợp Câu 2: nêu đặc điểm áp suất thủy tĩnh Áp suất thủy tĩnh định nghĩa lực pháp tuyến tác dụng lên đơn vi diện tích Xét lực pháp tuyến ∆F vi phận diện tích ∆A bao quanh điểm xét Áp suất trung bình: Áp suất điểm: Áp suất thủy tĩnh có tính chất: 1- Áp suất thủy tĩnh tác dụng thẳng góc với diện tích chịu lực hướng vào bên diện tích 2- Trị số áp suất thủy tĩnh điểm không phụ thuộc hướng đặt diện tích chịu lực điểm Câu 3: tượng xâm thực gì? Nguyên nhân tác hại sao? Hiện tượng xâm thực Khi làm việc chất lỏng chuyển động vào miệng bơm phía trước guồng động nơi có áp suất tuyệt đối thấp Nếu áp suất đạt áp suất sôi nhiệt độ làm việc chất lỏng chuyển sang thể hơi, đồng thơi khí hịa tan tách khỏi chất lỏng tiếp chất lỏng vào guồng lên ống đẩy Nhưng áp không cố định mà luôn tăng Áp suất tăng, ngưng tụ khí hịa tan Phần thể tích bóng khí bị chất lỏng dồn vào nhanh chóng đạt áp suất khoảng 100 – 1000at Hiện tượng tạo va đập thủy lực, bào mịn phần kim loại có cấu tạo khơng chắc, gây ăn mòn Cách khắc phục Giới hạn chiều cao hút bơm Xét nhiệt hóa nơi đặt bơm phù hợp chưa Giảm thiểu tối đa trở lực đường ống hút Tăng áp lực hút cách giảm chiều cao miệng hút bơm Làm cạnh trịn phần nhơ lên, mép vào cánh guồng nên làm tròn mỏng Ống hút nên làm rộng, ngắn, chỗ võng Không cho chạy tải 25% lưu lượng cho phép.iện hóa học Câu 4: chiều dài tương đương van cút, tê hay chỗ có trở lực cục định nghĩa nào? Chiều dài tương đương định nghĩa chiều dài đoạn ống thẳng có tổn thất lượng van, cút điều kiện Câu 5: số liệu đo được thí nghiệm dịng chảy lưu chất có ổn định khơng? Tại sao? Dịng chảy lưu chất khơng ổn định lưu lượng bơm cung cấp khơng đều, nhiệt độ thí nghiệm lưu chất thay đổi Câu 6: nguyên tắc đo lượng lưu lượng kế màng chắn venturi? Đây phép đo trực tiếp hay gián tiếp? -Nguyên tắc chung hai dụng cụ dùng giảm áp suất lưu chất chảy qua chúng để đo lưu lượng Vận tốc trung bình vị trí sau ống tính theo cơng thức tổng kê lượng: Trong đó: C: hệ số màng chắn venturi, tùy thuộc vào chế độ chảy Re ∆P: Độ giảm áp suất qua màng chắn hay venturi, N/m2 g: Trọng lượng riêng lưu chất, N/m3 β: Tỉ số đường kính cổ venturi hay đường kính lỗ màng chắn đường kính ống Do lưu lượng qua màng chắn hay qua venturi: Q = V2A2 = V1A1 -Phép đo lưu lượng phép đo gián tiếp thông qua độ giảm áp cột nước Câu 7: có loại van? Vẽ đặc tuyến riêng vài loại van sử dụng hệ thống cấp thoát nước học biết? Các loại Lưu lượng Độ đóng mở Van bướm Lớn Nhanh Van cửa Lớn Chậm Van cầu Nhỏ Nhanh Van kim Nhỏ Chậm van Câu 8: cho biết cơng thức tính hệ số ma sát phụ thuộc vào Re? Hệ số ma sát l phụ thuộc vào chế độ chuyển động chất lỏng độ nhám thành ống dẫn Chế độ chảy màng (Re < 2320) : Đối với ống thẳng hệ số ma sát khơng phụ thuộc vào độ nhám mà phụ thuộc vào chế độ chuyển động hình dạng mặt cắt ngang ống A: hệ số phụ thuộc hình dạng mặt cắt ngang ống Nếu hình trịn A = 64 Chế độ chảy độ (2320 < Re < 4000) : Hệ số ma sát tính theo cơng thức thực nghiệm Braziut: Re = ,3164 / Re0,025 Chế độ chảy xoáy (Re ³ 4000) : Re giới hạn trên: 8/7 Re bắt đầu xuất vùng nhám: 9/8 Khu vực nhẵn thủy lực: Khi 4000 < Re < Regh: Khu vực nhám: Khi Re > Ren: Khu vực độ: Khi Regh< Re < Ren: Với = 0,00008 – 0,0125 Với chế độ chảy xốy ta sử dụng cơng thức sau để tính hệ số ma sát cho khu vực: Trong đó: : độ nhám tương đối Câu 9: cho biết công thức hệ số lưu lượng lưu chất qua lỗ bình hay từ bồn chứa cao vị Hệ số lưu lượng : Cd = Cc Cv (Cd< 1) Đối với chất lỏng có độ nhớt bé (như xăng, dầu lửa, nước,…) ta chọn: Cc = 0,63 ; Cv = 0,97 Cd = 0.61 Đối với nước chảy qua lỗ tròn thành mỏng d ≥1cm, Re > 105 với H ≥ 2m thì: Cc = (0,63 ¸ 0,64) ; Cv = (0,97 ¸ 0,98) ; Cd = (0,60 ¸ 0,62) Tất hệ số dịng chảy CC, CV, Cd phụ thuộc vào Re Khi: >10000 thì: Câu 10: định nghĩa độ dốc thủy lực Độ dốc thủy lực đại lượng vật lý đặc trưng cho mức độ giảm sút lượng dòng chảy ống dẫn xác định tỷ số chênh lệch lượng dòng chảy đầu đoạn ống dẫn chiều dài đoạn ống dẫn J:độ dốc thủy lực dE: chệnh lệch lượng dòng chảy mặt cắt dl: chiều dài ống dẫn mặt cắt Câu 11: dựa vào cấu tạo lưu lượng kế màng chắn venturi, cho biết hệ số lưu lượng lớn hơn? Tại sao? Do ventury co hẹp dần, màng chắn co hẹp đột ngột nên hệ số lưu lượng ventury lớn màng chắn Câu 12: màng chắn venturi cịn có lưu lượng kế khác khơng? Nêu tên phạm vi ứng dụng chúng Theo độ chênh lệch áp suất biến thiên: màng tiết lưu (gồm màng tiết lưu chuẩn phi tiêu chuẩn), van tiết lưu, ống tiết lưu (ống tròn đều, ống ventury) Theo độ chênh lệch áp suất không đổi: loại thường (dùng phao, ratomet thủy tĩnh), ratomet vi sai, ratomet từ khí nén Theo vận tốc dòng chảy: lưu tốc kế (kiểu tuabin, cảm ứng điện từ, nhiệt điện trở cầm tay), ống lưu tốc, bánh xe lăn Theo phương pháp thể tích: lưu lượng kế (kiểu buồng, kiểu bánh răng, kiểu pittong) dùng bình định lượng Câu 13: so sánh độ xác loại lưu lượng kế màng chắn ventury Giải thích Câu 14: việc thiết lập cơng thức xác định tổn thất ma sát theo quãng đường dựa vào lý thuyết nào? Trình bày nội dung ngun lý Chế độ chảy tầng: cơng thức xác định tổn thất ma sát theo quãng đường thiết lập dựa trên: Định luật bảo toàn chuyển hóa lượng (phương trình Bernoulli) Đinh luật học I Newton (dịng chảy ống tổng lực tác dụng 0) Chế độ chảy rối: công thức xác định tổn thất ma sát theo quãng đường thiết lập dựa vào thực nghiệm dùng phương pháp phân tích thứ nguyên Nguyên tắc đồng thứ nguyên Fourier: phương trình biểu thị mối quan hệ vật lý số đại lượng phải đồng thứ nguyên, tức thứ nguyên vế phương trình phải Định lý (Buckingham): Một quy luật vật lý biểu thị hàm quan hệ n đại lượng có thứ nguyên, có k đại lượng có thứ ngun độc lập, quy luật vật lý biểu thị hàm quan hệ s = n – k đại lượng vô thứ nguyên pi ... 0.433 2.833 4.433 9.000 12 .10 0 17 .300 22.833 28.533 Pv H2O) 0.300 1. 133 1. 400 1. 767 1. 900 2 .13 3 2.633 3.067 (cm Pp H2O) (cm 1. 4 Nhận xét kết thí nghiệm 2 .1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT Lưu lượng kế màng chắn... 0.000080 0.00 010 0 0.00 012 0 0.00 014 0 0.00 016 0 Q(m3/s) Giản đồ thể mối quan hệ hệ số lưu lượng kế Cm, Cv theo Re Mối quan hệ hệ số lưu lượng kế Cm Re 0.250000 0.200000 Cmj 0 .15 0000 0 .10 0000 0.050000... sát f theo Re ống 13 cm Thừa số ma sát f theo Re ống 13 60000.00 50000.00 f 40000.00 30000.00 20000.00 10 000.00 0.00 200.00 400.00 600.00 800.00 10 00.00 12 00.00 14 00.00 16 00.00 18 00.00 2000.00 Re