tài liệu cơ lưu chất

1) Phương trình cơ bản của tĩnh lực học chất lỏng: Z(m) + P/ƿg = const ; Lưu lượng thể tích: Q = fω , m 3 /s ; Lưu lượng khối lượng: Qm = ƿQ = ƿfω , kg/s Độ nhớt: Fms = µA [dω/dn] , N (phụ thuộc vào tính chất vật lý và nhiệt độ, ko phụ thuộc áp suất) trong đó : Fms : lực ma sát bên trong chất lỏng , N A: diện tích tiếp xúc giữa các lớp chất lỏng, m2 µ:hệ số tỉ lệ ; µ=Fms/ A .dv/dn , Ns/m 2 (độ nhớt động lực gọi là miêu) 1 Ns/m 2 = 1 kg/ms = 10 P = 1000 cP, 1kg = 10N v = µ/ƿ , m 2 /s (độ nhớt động học) 1st(stoke) = 1 cm 2 /s Re = ƿωd td /µ = ωd td /V (chuẩn số reynolds) dtd = 4f/U(nếu ống trên có đường kính D f = D2/4 v = D ; d td = 4f/U = D) trong đó: ƿ: khối lượng riêng lưu chất , kg/m 3 µ: độ nhớt động lực học lưu chất, kg/ms V : độ nhớt động học, m 2 /s ω: vận tốc dòng lưu chất chuyển động trong ống , m/s d td : đường kính tương đương, m Re < 2320 : chảy tầng (chảy theo phương dòng chảy) Re = 2320 – 10000 ; chảy quá độ Re > 10000 : chảy xoáy ( chảy hỗn độn) d td : 4f/U .Trong đó: f: tiết diện ống ; U: chu vi thấm ướt của ống, m nếu ống có tiết diện tròn đường kính D thì f = D2/4 Chương1: áp lực của chất lỏng lên đáy bình và thành bình: P A = P 0 + ρgh A , N/m 2 (P 0 được tính theo áp suất dư) lưu lượng thể tích: Q = fω , m 3 /s ; lưu lượng khối lượng: Q m = ρQ = ρfω , kg/s Lưu lượng nước thoát ra : Q 2 = v 2 d 2 2 /4 v 1 s 1 = v 2 s 2 (pt dòng liên tục) z 1 + p 1 /ρg + v 1 2 /2g = z 2 + p 2 /ρg + v 2 2 /2g * Trở lực: h ms = λLω 2 /D2g , m ; Trở lực cục bộ : h cb = ∑ ε i ω 2 /2g , m ∑ h m = h ms + h cb ; Công suất của bơm: 1Hp = 0,7157 kw N = ρgQH/1000η , kw (η : hiệu suất của bơm) Năng suất của bơm pitông: Q = ηFSn , m 3 /ph ( F = D 2 /4) Năng suất của bơm tác dụng kép: Q = ηn(2F – f)S , m 3 /ph ( f = d 2 /4) Bài toán 1: Tính toán thiết kế bơm B1: chọn mặt cắt tại 2 mặt thoáng 1-1 và 2-2 B2: Viết pt bernulli cho mặt cắt 1-1 và 2-2 z 1 + p 1 /ρg + v 1 2 /2g + H b = z 2 + p 2 /ρg + v 2 2 /2g + ∑ h ms Bài toán 2: thử lại bơm B1: chọn mặt cắt 1-1 và 2-2 ( tại 2 đồng hồ kế) B2: Viết pt bernulli đi qua 2 mk 1-1 và 2-2 z 1 + p 1 /ρg + v 1 2 /2g + H b = z 2 + p 2 /ρg + v 2 2 /2g + ∑ h ms ⇒H b = z 2 + (p 2 - p 1 )/ρg Chương 2: *Thiết bị lắng hệ bụi: vào ra h H *Tính toán thiết bị lắng nhiều tầng: chọn h → L(1m;1,2m;1,5m ) Điều kiện để hạt bụi lắng trong buồng lắng: L/v = h/U 0 ( v = 2-3m/s) L F = v s /ω 0 , m 2 ; v s : lưu lượng hệ khí vào ; ω 0 : vận tốc lắng Mặc khác: F = BL = v s /nω 0 , m 2 ; n: số ngăn bằng ; H = n.h + (n -1)δ Q = Q sotang /n ; F = Q/U 0 = BL (U 0 :vận tốc lắng) ⇒B * Bể lắng đứng: vào máy thu nước ra B ra d 1 H 3 H 1 ống phân phối nước vào D α H 2 thân trụ d 2 đáy nón ống trung tâm máy thu nước ra *Tính toán: Đk lắng: v ≤ U 0 ⇒ v ; Diện tích lắng 1 bể: F = Q/v *Diện tích tổng: F l + F tt ⇒F = β.F l /n + F tt n: số bể lắng ; β: hệ số chứa đầy ; F l : diện tích lắng ; F tt : diện tích trung tâm F b > 30 m 2 làm (6÷ 8) nhánh Nước chảy trong ống hoặc máng với vận tốc v= 0,6÷0,7 m/s F m = Q/v = ? ⇒ B *Phần nén cặn: chiều cao nén cặn: H 2 = (D-d)tagα/2 - Thể tích phần nén cặn: W l = H 2 (F 1 +F 2 +(F 1 .F 2 ) 1/2 )/2 α: 40 0 ÷60 0 ; H = 2,6 ÷5 m F 1 : diện tích đáy nón lớn ; F 2 : diện tích đáy nón nhỏ 1 1,5 2 2,5 β 1,3 1,5 1,75 2 * Cyclone lắng: L ống tâm h L H 3 Cửa nhập liệu Thân trục H 1 D α H 2 đáy nón *tính toán thiết kế Cyclone: - vận tốc dòng hỗn hợp: v t = ωr tb , m/s r tb : bán kính quay trung bình ; r tb = (R 1 +R 2 )/2 R 1 : bán kính ngoài ống tâm ; R 2 : bán kính trong vỏ trụ *tổn thất áp suất của dòng chảy: P = (ζ − ρ − v q 2 )/2 ρ: khối lượng riêng pha liên tục ; ζ: hệ số trở lực trong Cyclone v q : tốc độ dòng quy ước trong cyclone ; v q = Q s /.R 2 2 Q s : lưu lượng dòng hỗn hợp qua Cyclone, m 3 /s *trình tự tính Cyclone: - cho trước tỉ số P/ρ (350 ÷ 750) ; ζ = 60 ÷ 180 - tính sơ bộ vận tốc quy ước v q = 2P/ζ.ρ ; D = 4Q s /v q - làm tròn D và tra bảng, tính lại giá trị quy ước - tính lại trở lực P xem có nằm trong khoảng cho phép + tính v q = Q s //.R 2 2 ; tính P ⇒ P/ρ ⇒ thỏa ko *Cyclone chùm: Năng suất riêng: v x = n.v s ; n: số lượng cyclone kích thước kí hiệu đường kính cyclone , m D D chiều rộng cửa vào, m b 0,175D chiều cao cửa vào , m h 0,35D đường kính tâm , m d 0 0,65D chiều cao phần trục , m H 1 D chiều cao phần nón , m H 2 0,755D Chương 3: Lọc 1) Lọc với áp suất không đổi:(P = const): pt: q 2 + 2Cq = kt với C = R v /r 0 x 0 ; k = 2P/µ.r 0 x 0 ; q = v/s 2) Lọc với tốc độ lọc không đổi: w = v/s.t = P/ µ(r 0 x 0 .v/s+R v ) ⇒ q 2 +Cq = kt/2 ; C = R v /r 0 .x 0 ; k = 2P/µ.r 0 x 0 lấy vi phân 2 vế pt theo q: dq/dt = 4q/k + 2C/k tuy nhiên k thay đổi theo áp suất P = P b + P v = µ.r 0 x 0 .w 2 .t + µR v .w *Bể lọc chậm: v L = 0,1÷0,5 m/h hpnước vào máng phân phối nước vào hn hc cát lọc hd 0000000000000000000000000000 sỏi đỡ ht nước sau lọc vùng thu nước lọc chụp lọc *tính toán bể lọc chậm: diện tích bể lọc chậm: F = Q/v - số bể lọc: sơ bộ chọn bể theo CT: Nv/(N -1) ≤ v tc - chiều cao toàn phần của bể: H = h t + h đ + h c + h n + h p (m) h t : (0,3÷ 0,5) , m ; h n : (0,8÷1,8) , m thường lấy 1,5 m h p : (0,3÷0,5) , m * Bể lọc nhanh trọng lực: túi vải *tính toán thiết bị: diện tích bể lọc: S = 3600.v s /q v η , m 2 ; η = 0,85 ; số túi lọc cần thiết: Z = S/∏DJ *trở lực của thiết bị lọc túi vải tính theo thực nghiệm: P = Aq v n , mH 2 O ; A = 0,025÷0,35 ; n = 1,25÷1,35 1 atm = 760 mmHg = 10,33 mH 2 O = 1,033KG/cm 2 1 at = 735,5 mmHg = 10 mH 2 O = 10 KG/cm 2 = 14,22 PS = 1 barr = 9,81.10 4 N/m 2 = 9,81.10 4 Pa(ñôn vò SI laø N/m 2 ) *Thiết bị tầng sôi: kkhí buồng phân ly khu vực sôi nạp liệu tháo liệu kkhí lưới phân phối khí *kích thước khu vực tầng sôi: - hình dạng(trụ tròn,chữ nhật) :S = Q/U , m 2 - khối lượng vật liệu trong lớp sôi: G r = G s .t , kg - chiều cao ban đầu khối vật liệu hạt: h 0 = G r /ρ.v.s , m Chương 4: khuấy *thiết bị khuấy: N động cơ hộp truyền động trục khuấy d k h k1 H J thùng khuấy h k2 cánh khuấy D *các thông số cơ bản của hệ khuấy: -bán kính khuấy trộn theo Fausto :R 0 = a.0,15(N.747/µ.0,00211) 1/2 ∗loại chân vịt đặt theo phương chiều trục a = 0,5 *loại chân vịt đặt theo phương vuông góc trục a = 0,15 *loại tuabin đặt theo phương chiều trục a = 0,2 *loại tuabin đặt theo phương vuông góc trục a = 0,3 D = 2R ; d k = 2rk ; G D = D/d k *cường độ khuấy: Re = nd k 2 ρ/µ ; công suất khuấy trộn: N = K N . ρ.n 3 .d k 5 *Mức độ khuấy trộn: với trường nhiệt độ: t/t tb = 1 - t/t tb -với trường vật chất: c/c tb = 1 - c/c tb R m = R ek .d k /2(1000+1,6R ek ) ; tốc độ cách khuấy: n gh *tính theo chuẩn số Renol ; n gh = [R ek ]gh.µ/ρ.d k 2 , v/s [R ek ]gh = 0,4(h k1 /d k ) 0,58 √ G a /(1-10.G a -0,18 ) G a là chỉ số Galilê: G a = ρ.g.d k 2 /µ 2 Trong kỹ thuật áp dụng công thức: [R ek ]gh = C 1 (h k1 /h k ) 0,75 √G a *tốc độ cánh khuấy bắt đầu khuấy xâm thực được tính: n X = R e .k X .µ/ρ.d k 2 = R e. k X  /d k 2 * công suất khuấy: N = k N .ρ.n 3 .d k 5 *F 0 : chỉ số Furie: F 0 = - 0,43ln(1-η) ; tốc độ cân bằng: v c = √ 4/3C d .gh(ρ r - ρ)/ρ , m/s Ar = d 3 (ρ r - ρ)ρg/µ 2 : chỉ số đồng dạng Arsimet *chỉ số đồng dạng Li-a-Sen-cô: Ly = R 0 3 /Ar = v c 3 . 2 /àg( r - ) v c = (Ly.àg( r - )/ 2 ) 1/3 *B lng ngang: B 1 B 2 l 1 d H 2 H 3 H 1 l 2 l 2 l 3 l 3 B L *Tớnh toỏn:(pp Nga) - chn t s H/L , k ; Da vo iu kin lng: H/L = U 0 - /v 0 tớnh v 0 ; chn H L B Kim tra li Re: Re ri: U 0 - ; Re chy tng : U 0 h s k ph thuc vo t s L/H theo bng: L/H 10 15 20 25 1,33 1,5 1,67 1,82 k 7,5 10 12 13,5 *tớnh toỏn:(pp M- Nht) - chn L/H - chn H L ( v 0 < 16,3 mm/s) Kim tra: Fr 10 -5 ; k lng H/L = U 0 - /v 0 BT: tớnh toỏn thit k b lng ng cụng sut Q = 3000 m 3 /ngd dựng ly cn d = 100 àm ( U 0 = 8 mm/s , F tt = 6 m) Gii: Q = 0,035 m 3 /s ; U 0 = 8.10 -3 m/s ; v U 0 v= 0,007 m/s F l = Q/v ; F = 1,3.5/1 +6 = ? ; (n= 1, = 1,3) D pp m nht: chn L/H = 30 ; ;chn H = 2 L = 60 chn v =16 mm/s = 0,016m/s B = Q/H.v 0 ; R = BH/B+2H ; Fr = v 0 2 /gR = pp Nga: chn L/H = 15 ; chn H = 2 L= 30 H/L = U 0 w/v 0 ; Re = v 0 R/ - Khi lng riờng: l i lng ca 1 n v th tớch lu cht. (roõ) = lim m , kg/m 3 0 V Trong ú: : khi lng riờng lu cht, kg/m 3 : khi lng lu cht trong th tớch V - Th tớch riờng: l th tớch ca lu cht trong 1 n v khi lng V = 1/ , m 3 /kg - Trng lng riờng: l trng lng ca 1 n v th tớch = P/V = mg/V = g , N/m 3 Trong ú : P: Trng lng ca lu cht, N V : Th tớch lu cht, m 3 g : gia tc trng trng, m/s 2 - T trng: l t s gia trng lng riờng cht lng so vi trng lng riờng ca nc. Trng lng riờng kớ hiu: d d = chaỏt loỷng = chaỏt loỷng g = chaỏt loỷng nửụực nửụực g nửụực . = 4f/U = D) trong đó: ƿ: khối lượng riêng lưu chất , kg/m 3 µ: độ nhớt động lực học lưu chất, kg/ms V : độ nhớt động học, m 2 /s ω: vận tốc dòng lưu chất chuyển động trong ống , m/s d td : đường. trình cơ bản của tĩnh lực học chất lỏng: Z(m) + P/ƿg = const ; Lưu lượng thể tích: Q = fω , m 3 /s ; Lưu lượng khối lượng: Qm = ƿQ = ƿfω , kg/s Độ nhớt: Fms = µA [dω/dn] , N (phụ thuộc vào tính chất . của chất lỏng lên đáy bình và thành bình: P A = P 0 + ρgh A , N/m 2 (P 0 được tính theo áp suất dư) lưu lượng thể tích: Q = fω , m 3 /s ; lưu lượng khối lượng: Q m = ρQ = ρfω , kg/s Lưu