Giáo trình Kỹ thuật thủy khí: Phần 1

LÊ XUÂN LONG (Chủ biên}, vũ THỊ HIỀN, ĐẶNG THỊ YẾN GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT THỦY KHÍ ■ MÊÊÊÊÊÊÊÊÊagÊÊÊÊÊÊÊÊÊÊÊimm NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN LÊ XUẨN LONG (CHỦ BIÊN), v ũ THỊ HIẺN, ĐẶNG THỊYÉ4 GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT THỦY KHÍ ■ NH À X H Á T BẢN ĐẠI HỌC’ T H Ả I N G U Y ÊN NĂ M 2019 KỸ TH U Ậ T THỦY KHÍ MÃ SĨ: — 01 ' 104— ĐH TN -2019 KỸ T H U Ậ T THỦY KHỈ MỤC LỤC CIIƯONC; MỞ Đ À U 10 1.1 Phạm vi cùa Kỹ thuật thủy khí sơ lược lịch sừ phát triển môn học 10 1.1.1 Phạm vi cùa Kỹ thuật thủy khí 10 1.1.2 Sơ lược lịch sử phát triền môn h ọ c 11 I Thứ nguyên đơn v ị 12 I Các tinh chất cùa chất lòng 13 1.3.1 Sự khác chất lỏng, chất rắn chất k h í 14 1.3.2 Khối luợng riêng, trọng lượng riêng, tỷ trọng 14 1.3.3 Tính nén cùa chất lòng 15 1.3.4 Các mối quan hệ tính chất khí hồn hảo 16 1.3.5 Sức căng mặt n g o ài 17 1.3.6 Tính nhớt .17 BÀI TẬP CHƯƠNG .20 CHƯƠNG THỦY T ĨN H 22 2.1 Áp suất điểm theo phư ơng 23 2.2 Sự biến thiên áp suất chất lỏng đứng cân b ằ n g 24 2.3 Áp suất biểu diễn theo độ sâu chất lỏ n g 26 2.4 Áp suất tuyệt đối áp suất tương đ ố i .27 2.5 Đo áp suất 30 2.6 Áp lực tác dụng lên thành phẳng 36 2.7 Trọng tâm áp s u ấ t 38 2.8 Áp lực tác dụng lên mặt cong 39 2.9 Vật ổn định vật thể ngập hoàn toàn lên mặt tự d o 42 2.10 Tĩnh tương đ ố i 46 KỶ T H U Ậ T T H ỦY KHÍ _ 2.10.1 Khối chất lỏng chuyển động tịnh tiến có gia t ố c 46 2.10.2 Khối chất lỏng quay quanh trục với vận tốc góc A 47 BÀI TẬP CHƯƠNG 48 CHƯƠNG CO SỞ THỦY KHÍ ĐỘNG L ự c 76 3.1 Các khái niệm dòng c h ảy 76 3.1.1 Đường dòng, ống dòng, dòng nguyên tố 76 3.1.2 Diện tích mặt cắt ướt, chu vi ướt, kính thủy l ự c 77 3.1.3 Vận tốc thực, vận tốc trung b ìn h 78 3.1.4 Lưu lượng dòng nguyên tố, dòng chảy .78 3.2 Phân loại dòng c h ả y 79 3.3 Phương trình liên tụ c 79 3.3.1 Dạng tổng quát (Dạng E uler) 79 3.3.2 Phương trình liên tục dịng ngun t ố 81 3.3.3 Phuơng trình liên tục dòng chảy ổn định .82 3.4 Phương trình Bernoulli cho dịng ngun t ố 82 ầ l íliu aH tàu h Bernoulli £Ỉio.dòrui jiư u v ên Jấ chất lòn li l i tườa2^.Ẵ7 3.4.2 Phương trinh Bemoulli cho dòng nguyên tố chất lỏng th ự c 84 3.4.3 Phương trình Bemoulli cho dịng chảy ổn đ ịn h 88 3.5 Đường đường đo p 89 3.5.1 Ý nghĩa đường đường đo p 89 3.5.2 Cách vẽ đường đường đo p 90 3.6 Các ý giải toán dòng chảy .91 3.7 Phương trình động lượng 91 BÀI TẶP CHƯƠNG .104 CHƯƠNG DỊNG CHẢY ĨN ĐỊNH KHƠNG NÉN ĐƯỢC TRONG LỊNG DÃN CĨ ÁP 115 4.1 Thí nghiệm Reynolds tiêu chuẩn phân định trạng thái c h ả y 115 KỸ THUẬT TH Ủ Y K HÍ 4.1.1 Thí nghiêm R eynolds 115 4.1.2 Tiêu chuẩn phân định trạng thái chảy 117 4.2 Một số đặc điểm dòng chảy tầng dòng chảy rố i .119 Dòng cháy tầ n g 119 4.2.2 Dòng chày rối 120 4.3 Nguyên nhân phân loại tổn thất lượng 122 3.1 Nguyên nhân tổn thất lượng 122 4.3.2 Phân loại tổn th ấ t .122 4.4 Tổn thất cục b ộ 123 4 I Tổn thất cục co h ẹ p 123 4.4.2 Tổn thất cục mở rộn g .124 4.4.3 Tổn thất cục đoạn cong, cút nối phụ kiện ống dẫn 124 Tổn thất dọc đ n g 126 4.5.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số sức cản ma sát f 126 4.5.2 Một số công thức xác định hệ số f 127 4.6 Phân loại đường ống thủy lực 129 4.6.1 Dường ống ngắn 129 4.6.2 Đuờng ống d i .129 4.7 Tính tốn thủy lực đường ống n g ắ n 130 4.8 Tinh toán thửy lực đường ống dài- ống đơn 131 4.9 Tính tốn thủy lực đường ống dài- ống phức tạ p 133 4.9.1 Tính tốn đường phân p h ối 133 4.9.2 Tính toán đường ống ghép nối tiếp 134 4.9.3 Tính tốn đuờng ống ghép song song 134 HƯỚNG DẢN GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG 135 BÀI TẬP CHƯƠNG 143 KỶ T H U Ậ T T H Ủ Y KHỈ _ CHƯ ƠNG DÒNG CHẢY QUA LỎ VÀ VÒI 170 5.1 Khái niệm chung 170 5.1.1 Khái n iệm 170 5.1.2 Các loại l ỗ 170 5.2 Dòng chảy tự do, ổn định qua lỗ nhò thành m ỏng 171 5.3 Dòng chảy tự ổn định qua v ò i 173 5.4 Dòng chảy ngập, ổn định 174 5.5 Dòng chảy tự do, ổn định, qua lỗ to thành m ỏng 175 5.6 Dịng chảy khơng ổn định qua lỗ vị i 177 5.6.1 Đặt vấn đ ề 177 5.6.2 Cách tin h 177 BÀI TẬP CHƯƠNG 180 C H Ư Ơ N G L Ụ C TÁ C DỤNG LÊN VẬT C H ÌM 194 6.1 Giới thiệu .194 6.2 Lực cản ma sát cùa lớp biên dịng chảy khơng nén đư ợc 195 f>2ã J -ú ũ tú ix tiày tầtt&.doo.tli> phau«, ttơn 1£(S 6.2.2 Lớp biên chảy rối dọc theo phẳng trơn n h ẵ n 196 6.2.3 Lực cản ma sát khu đ ộ .197 6.3 Lực cản lên vật thể ba chiều dịng chảy khơng nén 198 6.4.Lực cản lên vật thể hai chiều 205 6.5 Lực nâng chảy vòng .208 BÀI TẬP CHƯ ƠNG 210 TÀI LIỆU THAM KHẢO 214 KỸ T H U Ậ T THỦY KH Í CÁC KÝ HIỆU Bảng liệt kẽ ký hiệu sừ dụng chung cho sách A = Diện tích (m2) = Diện tích mặt cắt ngang dịng chảy vng góc với phương vận tốc (m2) Ac = Diện tich mặt cắt ướt hình trịn (m2) As = Diện tích cùa mặt thống chất lỏng bề hồ chứa (m2) Co = Hệ số co hẹp Cl = Hệ số lưu lượng Cv = Hệ số vận tốc Cd = Hệ số lực cản c