Bài giảng thủy khí và máy thủy khí

THỦY KHÍ VÀ MÁY THỦY KHÍ ThS Đào Minh Đức LỜI NĨI ĐẦU Thủy khí máy thủy khí môn học sở sinh viên chuyên ngành khí Hiện nay, nhiều lĩnh vực việc ứng dụng loại máy thủy khí sử dụng rộng rãi đóng vai trị quan trọng sản xuất Chính vây, để giúp sinh viên nắm nguyên lý hoạt động tính tốn thơng số máy thủy khí, tơi tập hợp nhiều tài liệu để biên tập thành giảng Bài giảng Thủy khí máy thủy khí gồm chương, nội dung trình bày lý thuyết quy luật chuyển động chất lỏng chất khí, nguyên lý làm việc loại máy thủy khí, cách tính tốn thơng số đường ống Tôi hy vọng tài liệu thiết thực cho bạn sinh viên chuyên nghành Công Nghệ Kỹ Thuật Cơ Khí trường đại học Phạm Văn Đồng học tập nghiên cứu mơn học Thủy khí Máy thủy khí Trong q trình biên soạn, chắn tài liệu khơng tránh khỏi có sai sót Mọi góp ý xin gửi địa email sau: dmd2482004@yahoo.com Tôi xin chân thành cảm ơn Biên soạn: ĐÀO MINH ĐỨC Trang THỦY KHÍ VÀ MÁY THỦY KHÍ ThS Đào Minh Đức Chương THỦY TĨNH 1.1 KHÁI NIỆM CHẤT LỎNG TRONG THỦY LỰC Chất lỏng chất khí khác chỗ mối liên kết học phần tử chất lỏng chất khí yếu nên chất lỏng chất khí có tính di động dễ chảy Thể chỗ chất lỏng chất khí khơng có hình dạng riêng mà lấy hình dáng theo bình chứa trạng thái đứng n.Vì chất lỏng chất chảy Trong chất lỏng, phần tử với có tính dính lớn, tính dính mà chất lỏng giữ thể tính dù có thay đổi nhiệt độ áp lực Chất lỏng gọi chất chảy không nén Đồng thời chất lỏng có tính chất khơng giãn Tại mặt tiếp xúc chất lỏng với chất lỏng khác, lực hút đẩy phần tử sinhh sức căng mặt ngồi Nhờ có sức căng mặt ngồi, thể tích nhỏ chất lỏng đặt trường trọng lực có dạng hạt Vì chất lỏng gọi chất chảy dạng hạt Chất lỏng coi môi trường liên tục tức phần tử chất lỏng chiếm đầy không gian mà khoảng trống rỗng Tóm lại chất lỏng chất chảy khơng nén có tính liên tục 1.2 MỘT SỐ TÍNH CHẤT VẬT LÝ CƠ BẢN CỦA CHẤT LỎNG 1.2.1.Khối lượng riêng: Là khối lượng chất lỏng đơn vị thể tích ρ= M W (1.1) Trong đó: M - Khối lượng chất lỏng có thể tích W (đơn vị Kg) W - Thể tích chất lỏng có khối lượng M( đơn vị m3) 1.2.2 Trọng lượng riêng: Là trọng lượng chất lỏng đơn vị thể tích Biên soạn: ĐÀO MINH ĐỨC Trang THỦY KHÍ VÀ MÁY THỦY KHÍ γ= ThS Đào Minh Đức G W (1.2) Trong đó: G - Trọng lượng chất lỏng có thể tích W(đơn vị N) W - Thể tích chất lỏng có trọng lượng G (đơn vị m3) Và ta có cơng thức liên hệ khối lượng trọng lượng : γ = ρ g (1.3) Trong đó: g - Gia tốc trọng trường thường lấy giá trị : g = 9,81 (m/s2) Trọng lượng riêng số loại chất lỏng trình bày bảng 1.1 Bảng 1.1: Trọng lượng riêng số loại chất lỏng Tên chất lỏng Trọng lượng riêng N/m3 Nhiệt độ Nước cất 9810 Nước biển 10000*10100 Dầu hỏa 7750*8040 15 Xăng máy bay 6380 15 Xăng thường 6870*7360 15 Dầu nhớt 8730*9030 15 Thủy ngân 132890 20 Cồn công nghiệp 7750*7850 15 Diezen 8730*9220 15 1.2.3 Giãn nở nhiệt chất lỏng Biểu thị tính giãn nở nhiệt chât lỏng hệ số giăn nở nhiệt βt với : βt = dW W dt (1.4) Chất lỏng có đặc tính khơng thay đổi thể tích nhiệt độ áp suất thay đổi Như chất lỏng coi không nén không giãn tác dụng nhiệt độ Nên giá trị βt nhỏ nên tính tốn bỏ qua Biên soạn: ĐÀO MINH ĐỨC Trang THỦY KHÍ VÀ MÁY THỦY KHÍ ThS Đào Minh Đức 1.2.4 Sức căng mặt chất lỏng Để cân với sức hút phân tử chất lỏng vùng lân cận mặt tự do, vùng sức hút phân tử chất lỏng không cân vùng xa mặt tự Do có khuynh hướng giảm nhỏ diện tích mặt tự làm cho mặt tự có độ cong định Do có sức căng mặt ngồi mà giọt nước có dạng hình cầu 1.2.5 Tính nhớt Khi lớp chất lỏng chuyển động, chúng có chuyển động tương đối nảy sinh tác dụng lơi kéo lại Hay nói cách khác chúng sinh lực ma sát, tạo nên chuyển biến phần chất lỏng thành nhiệt biến Lực ma sát gọi lực ma sát Tính chất nảy sinh lực ma sát lớp chất lỏng chuyển động gọi tính nhớt chất lỏng Tính nhớt biểu tính sức dính phân tử chất lỏng, chất lỏng có tính nhớt Biểu thức tính lực ma sát trong: T = μ S dv dy (1.5) Trong đó: T – Lực ma sát trong.(N) S – diện tích tiếp xúc lớp chất lỏng.(m2) μ – hệ số nhớt động lực (N.s/m2) hay gọi poazơ (P) với 1P=0.1N.s/m2 dv dy – grandien vận tốc theo phương y vng góc với dịng chảy Từ công thức 1.5 ta rút công thức tính hệ số độ nhớt : μ= T dv S dy (1.6) 1.3 LỰC TÁC DỤNG LÊN CHẤT LỎNG 1.3.1 Nội lực Là tất lực tác dụng lẫn phân tử thể tích chất lỏng định, lực xuất đôi cân 1.3.2 Ngoại lực Biên soạn: ĐÀO MINH ĐỨC Trang THỦY KHÍ VÀ MÁY THỦY KHÍ ThS Đào Minh Đức Là lực tác dụng lẫn khối chất lỏng cho trước vật thể tiếp xúc không tiếp xúc với khối chất lỏng Trọng lượng lực qn tính ngoại lực, chúng chia làm hai loại sau 1.3.2.1 Lực thể tích Đây lực tác dụng lên tất phân tử chất lỏng khối chất lỏng xét, lực tỉ lệ thuận với thể tích vật thể, khối chất lỏng 1.3.2.2 Lực mặt Là lực tác dụng lên mặt giới hạn khối chất lỏng lên mặt đặt khối chất lỏng Lực tỉ lệ với diện tích mặt chịu lực chất lỏng 1.4 KHÁI NIỆM VỀ THỦY TĨNH Thủy tĩnh học nghiên cứu vấn đề chất lỏng trạng thái cân bằng, tức trạng thái khơng có chuyển động tương đối phân tử chất lỏng Yếu tố thủy lực chất lỏng trạng thái cân áp suất thủy tĩnh Chất lỏng có hai trạng thái tĩnh: tĩnh tương đối tĩnh tuyệt đối Trạng thái tĩnh tuyệt đối: trạng thái mà phân tử chất lỏng khơng có chuyển động tương khơng có chuyển động tương đất Trạng thái tĩnh tương đối: trạng thái mà phân tử chất lỏng khơng có chuyển động tương có chuyển động tương đất 1.5 ÁP SUẤT THỦY TĨNH – ÁP LỰC VÀ MẶT ĐẲNG ÁP 1.5.1 Áp suất thủy tĩnh áp lực 1.5.1.1 Áp suất thủy tĩnh a) Định nghĩa: Áp suất thủy tĩnh ứng suất gây lực khối lực bề mặt Hình 1.1: Biểu diễn áp suất thủy tĩnh Biên soạn: ĐÀO MINH ĐỨC Trang THỦY KHÍ VÀ MÁY THỦY KHÍ ThS Đào Minh Đức Ta lấy khối chất lỏng đứng cân bằng, chia cắt khối mặt phẳng ABCD (hình 1.1) tùy ý vứt bỏ phần trên, muốn giữ cho khối trạng thái cân cũ ta thay tác dụng phần lên phần hệ lực tương đương Trên mặt phẳng ABCD ta lấy tiết diện có chứa điểm O Gọi P tác dụng phần lên tiết diện w, tỉ số : P = ptb w (1.7) Gọi áp suất thủy tĩnh trung bình Nếu tiết diện w vơ nhỏ áp suất thủy tĩnh điểm gọi áp suất thủy tĩnh Kí hiệu p đơn vị (N/m2 ) p = limw→0 P w (1.8) b) Tính chất áp suất thủy tĩnh - Tính chất Áp suất thủy tĩnh tác dụng thẳng góc với diện tích chịu lực hướng vào Hình 1.2: Áp suất thủy tĩnh Áp suất thủy tĩnh điểm O mặt phân chia ABCD chia làm hai thành phần: Pn - Hướng theo pháp tuyến điểm O mặt ABCD τ - Hướng theo hướng tiếp tuyến O Do chất lỏng xét trạng thái tĩnh thành phần τ =0, cịn thành phần Pn khơng thể hướng ngồi chất lỏng khơng chống lại sức kéo mà chịu sức nén Vậy áp suất p điểm O có thành phần pháp tuyến hướng vào Biên soạn: ĐÀO MINH ĐỨC Trang THỦY KHÍ VÀ MÁY THỦY KHÍ ThS Đào Minh Đức - Tính chất Áp suất điểm chất lỏng theo phương 1.5.1.2 Áp lực Lực P tác dụng lên tiết diện w gọi áp lực lên diện tích Đơn vị áp lực N P=p.w Trong đó: (1.9) p : áp suất thủy tĩnh w: tiết diện chịu lực a) Xác định áp lực lên thành phẳng Xác định áp lực lên thành phẳng ta phải xác định giá trị phương, chiều, điểm đặt áp lực Ta tính áp lực P tác dụng lên diện tích S hình vẽ Hình 1.3 : Áp lực tác dụng lên thành phẳng Cách tính sau : - Ta tính dP tác dụng lên dS sau tích phân tồn phần tính P - Phương P vng góc với S, chiều hướng vào mặt S - Độ lớn : ∫ ∫ P = dP = pdS = S S ∫(p S + γ h ).dS = p0 dS + γ hdS = p0 S + γ sin α ydS ∫ S ∫ ∫ S S P = p0 S + γ sin α y c S = ( p0 + γ hc ).S = pc S Trong đó: Biên soạn: ĐÀO MINH ĐỨC Trang THỦY KHÍ VÀ MÁY THỦY KHÍ ThS Đào Minh Đức hc – độ sâu trọng tâm hình phẳng Pc – áp suất trọng tâm hình phẳng - Điểm đặt P, gọi D điểm đặt ta có moomen trục Ox: ∫ ∫ ∫ ∫ PD y D = ydPD = y γ hdS = y γ y sin αdS = γ sin α y dS = γ sin αJ X S S S S Với : ∫ J X = y dS = J + y c2 S S + J0: Mơmen qn tính trung tâm + JX: Mơmen qn tính S quanh trục Ox Mà PD y D = γ hc S y D = λ y c sin α S y D Ta có điểm đặt D: y D = yc + J0 y c S b) Xác định áp lực lên thành cong Xét thành cong hình cầu hình trụ, lực phân tố không song song Xét trường hợp thành cong bình chứa có mặt tiếp xúc với chất lỏng, cịn mặ tiếp xúc với khơng khí hình vẽ sau: Hình 1.4 : Áp lực tác dụng lên thành cong Biên soạn: ĐÀO MINH ĐỨC Trang THỦY KHÍ VÀ MÁY THỦY KHÍ ThS Đào Minh Đức Ta xét diện tích dS coi phẳng Ta có áp lực thủy tĩnh tác dụng lên dS độ sâu xác định : dP = γ h.dS Theo trục tọa độ có: ∫ ∫ ∫ ∫ Px = dPx = γ h.dS x =γ hcx S x sx sx Py = dPy = γ h.dS y =γ hcy S y sy sy ∫ ∫ Pz = dPz = γ h.dS z =γ V sz sz Sx, Sy- Hình chiếu S lên mặt vng góc Ox, Oy hcx, hcy – Độ sâu trọng tâm Sx, Sy V – Thể tích hình trụ có dáy hình cong S, đáy hình chiếu S lên mặt thống Sz Ta có áp lực thủy tĩnh tác dụng lên S: P = Px2 + Py2 + Pz2 Phương áp lực thủy tĩnh P lập với hệ tọa độ Oxyz góc định hướng sau: cos(P , x ) = Px P cos(P , y ) = Py cos(P , z ) = Pz P P Điểm đặt giao điểm phương lực P với mặt cong 1.5.3 Mặt đẳng áp 1.5.3.1 Định nghĩa Biên soạn: ĐÀO MINH ĐỨC Trang THỦY KHÍ VÀ MÁY THỦY KHÍ ThS Đào Minh Đức Mặt đẳng áp tập hợp tất điểm có giá trị áp suất nhau, áp suất thủy tĩnh điểm bất kì, gọi mặt đẳng áp p=const 1.5.3.2 Tính chất - Hai mặt đẳng áp khác khơng thể cắt - Lực thể tích tác dụng lên mặt đẳng áp thẳng góc với mặt đẳng áp 1.6 PHƯƠNG TRÌNH ƠLE TĨNH Xét khối chất lỏng cân hình hộp với cạnh dx,dy, dz đặt hệ tọa độ Oxyz , điểm M trọng tâm chịu áp suất thủy tĩnh p(x,y,z) sau: Hình 1.5: Phương trình Ơle tĩnh Ngoại lực tác dụng lên chất lỏng bao gồm: - Lực khối F tỷ lệ với khối lượng chất lỏng - Lực mặt áp lực thủy tĩnh tác dụng lên mặt chất lỏng Xét theo phương Ox: Lực mặt tác dụng bao gồm Px, P’x với giá trị tính sau: δp ⎞ ⎛ δp ⎞ ⎛ ' Px = ⎜ p + dx ⎟dy dz Px = ⎜ p − dx ⎟dy dz , δx ⎠ δx ⎠ ⎝ ⎝ Lực khối theo phương Ox: Fx = m.a x = ρ dx.dy dz a x Phương trình cân lực theo phương Ox: Fx + Px + Px' = Chiếu theo phương trục Ox ta có: Biên soạn: ĐÀO MINH ĐỨC Trang 10 Bài giảng: THỦY KHÍ VÀ MÁY THỦY KHÍ Suy : Khoa Kỹ Thuật Công Nghệ ∆pcb = pt1 + pđ1 – (pt2 + pđ2) (8.8) a) Ống có tiết diện tròn Bảng 8.5 : Hệ số trở lực cục ống Re A2/A1 0.5.105 2.105 ≥6.105 θ 160 200 300 450 600 900 1200 0.24 0.19 0.32 0.33 0.33 0.32 0.31 0.23 0.30 0.46 0.61 0.68 0.64 0.63 0.27 0.33 0.48 0.66 0.77 0.74 0.73 10 0.29 0.38 0.59 0.76 0.80 0.83 0.84 ≥16 0.31 0.38 0.60 0.84 0.88 0.88 0.88 0.07 0.12 0.23 0.28 0.27 0.27 0.26 0.15 0.18 0.36 0.55 0.59 0.59 0.57 0.19 0.28 0.44 0.90 0.70 0.71 0.69 10 0.20 0.24 0.43 0.76 0.80 0.81 0.81 ≥16 0.21 0.28 0.52 0.76 0.87 0.87 0.87 0.05 0.07 0.12 0.26 0.27 0.27 0.07 0.17 0.24 0.36 0.51 0.56 0.58 0.57 0.16 0.29 0.46 0.60 0.69 0.71 0.70 10 0.21 0.33 0.52 0.60 0.76 0.83 0.83 ≥16 0.21 0.34 0.56 0.72 0.79 0.85 0.89 Trước tiên cần xác định Reynolds: Re = 66,4.D.V D - Đường kính đầu vào đoạn ống V – Tốc độ không khí đầu vào đoạn ống A1 – Tiết diện đoạn ống đầu vào A2 – Tiết diện đoạn ống đầu b)Ống có tiết diện chữ nhật Biên soạn: ĐÀO MINH ĐỨC Trang 127 Bài giảng: THỦY KHÍ VÀ MÁY THỦY KHÍ Khoa Kỹ Thuật Công Nghệ Bảng 8.6 : Hệ số trở lực cục ống tiết diện chữ nhật A2/A1 θ 160 200 300 450 600 900 1200 0,18 0,22 0,25 0,29 0,31 0,32 0,33 0,36 0,43 0,50 0,56 0,63 0,63 0,63 0,42 0,47 0,58 0,68 0,76 0,76 0,76 ≥ 10 0,42 0,49 0,59 0,70 0,87 0,87 0,85 8.6.2 Đoạn ống có tiết diện thu hẹp Khi đoạn ống có tiết diện thu hẹp tốc đọ tăng lên áp suất động tăng lên khơng tính đến tổn thất áp suất ta có: p = p2 pt1 + pđ1 = pt2 + pđ2 pt1 – pt2 = pđ2 – pđ1 Tuy nhiên rối loạn dòng xuất ma sát nên tổn thất áp suất tồn ∆pcb = p1 – p2 ∆pcb = pt1 + pđ1 – (pt2 + pđ2) (8.9) θ Hình 8.3: Sự biến đổi áp suất ống thu hẹp Giá trị β cho bảng sau: Biên soạn: ĐÀO MINH ĐỨC Trang 128 Bài giảng: THỦY KHÍ VÀ MÁY THỦY KHÍ Khoa Kỹ Thuật Công Nghệ Bảng 8.7 : Hệ số trở lực cục ống thu hẹp A1/A2 θ 100 150 – 450 500 – 600 900 1200 1500 0,05 0,05 0,06 0,12 0,18 0,24 0,05 0,04 0,07 0,17 0,27 0,35 0,05 0,04 0,07 0,18 0,28 0,36 10 0,05 0,05 0,08 0,19 0,29 0,37 8.7 VÍ DỤ VÀ BÀI TẬP Ví dụ 1: Cho đường ống có tiết diện mở rộng ( ống trịn) có thơng số sau d1=100mm, d2=2 d1, θ=200, lưu lượng khí Q=1800 m3/h Xác định tổn thất cục không khí qua đoạn ống trên.Biết khối lượng riêng khơng khí ρ=1.2kg/m3 khơng khí điều kiện tiêu chuẩn θ Hình 8.4:Ống mở rộng Giải: Để xác định tổn thất áp suất cục ta phải tìm hệ số trở lực cục β Tính hệ số Reynol: Re = 66 ,4.D.V Ta có đường kính vào D=d1=100 mm Vận tốc khí vào: Biên soạn: ĐÀO MINH ĐỨC Trang 129 Bài giảng: THỦY KHÍ VÀ MÁY THỦY KHÍ V= Khoa Kỹ Thuật Công Nghệ 4.Q πd 12 4.1800 V= 3,14.(0.1) 3600 V = 63.69 m / s Thay V,D vào ta tính được: Re = 66 ,4.0.1.63,69 = 423 Dựa vào bảng 8.5 ta tra thông số với θ=200, A2/A1=4 ta có β=0.3 Tổn thất cục khơng khí qua đoạn ống trên: Δpcb = β p đ Áp suất động tính cho khơng khí chuyển động đầu vào: Δpđ = ρ v12 1.2 Δpđ = (63.69 ) Δpđ = 2433Pa Tổn thất cục khơng khí qua đoạn ống trên: Δpcb = β pđ = ,3.2433 = 730 Pa Ví dụ 2: Cho đường ống có tiết diện thu hẹp ( ống trịn) có thơng số sau d1=300mm, d1=2d2, θ=300, lưu lượng khí Q=600 m3/h Xác định tổn thất cục khơng khí qua đoạn ống trên.Biết khối lượng riêng khơng khí ρ=1.2kg/m3 khơng khí điều kiện tiêu chuẩn θ Hình 8.5: Ống thu hẹp Biên soạn: ĐÀO MINH ĐỨC Trang 130 Bài giảng: THỦY KHÍ VÀ MÁY THỦY KHÍ Khoa Kỹ Thuật Công Nghệ Giải: Để xác định tổn thất áp suất cục ta phải tìm hệ số trở lực cục β ⎛d = ⎜⎜ A2 ⎝ d Aq ⎞ ⎟ ⎟ ⎠ ⎛ 2.d = ⎜⎜ A2 ⎝ d Aq 2 ⎞ ⎟ =4 ⎟ ⎠ Dựa vào bảng 8.6 ta tra thơng số với θ=300, A2/A1=4 ta có β=0.03 Tổn thất cục khơng khí qua đoạn ống trên: Δpcb = β p đ Áp suất động tính cho khơng khí chuyển động đầu vào: Δp đ = ρ v12 ρ ⎛ 4.Q Δp đ = ⎜⎜ ⎝ π d ⎞ ⎟ ⎟ ⎠ 1.2 (2 ,359 ) Δp đ = 3,34 Pa Δp đ = Tổn thất cục không khí qua đoạn ống trên: Δpcb = β p đ = ,03.3.34 = 0.1Pa Bài tập 1: Cho đường ống có tiết diện mở rộng ( ống trịn) có thơng số sau d1=100mm, d2=2 d1, θ=200, lưu lượng khí Q=1200 m3/h áp suất tĩnh đầu vào p1=900 Pa, xác định áp suất tính đầu p2 đoạn ống trên.Biết khối lượng riêng khơng khí ρ=1.2kg/m3 khơng khí điều kiện tiêu chuẩn Biên soạn: ĐÀO MINH ĐỨC Trang 131 Bài giảng: THỦY KHÍ VÀ MÁY THỦY KHÍ Khoa Kỹ Thuật Cơng Nghệ θ Hình 8.6:Ống mở rộng Bài tâp 2: Cho đường ống có tiết diện thu hẹp ( ống trịn) có thơng số sau d1=300mm, d1=2d2, θ=300, lưu lượng khí Q=600 m3/h, áp suất tĩnh đầu p2=600 Pa Xác định áp suất tĩnh đầu vào khơng khí qua đoạn ống trên.Biết khối lượng riêng khơng khí ρ=1.2kg/m3 khơng khí điều kiện tiêu chuẩn θ Hình 8.7:Ống thu hẹp CÂU HỎI ÔN TẬP Trình bày khái niệm phân loại đường ống dẫn khí? Nêu phương pháp thiết kế đường ống? Nêu loại tổn thất đường ống dẫn khí? Nêu thay đổi lưu lượng khí đường ống? Biên soạn: ĐÀO MINH ĐỨC Trang 132 Bài giảng: THỦY KHÍ VÀ MÁY THỦY KHÍ Khoa Kỹ Thuật Công Nghệ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Chí Hiệp (1998), Kỹ thuật điều hịa khơng khí, NXB Khoa học kỹ thuật [2] Nguyễn Văn May (1995), Bơm quạt, máy nén, NXB Khoa học kỹ thuật [3] Hồng Đức Liên (2007), Kỹ thuật thủy khí, Trường ĐH Nông Nghiệp Hà Nội [4] Phùng Văn Khương- Phạm Văn Vĩnh (2008), Thủy lực máy thủy lực, NXB Giáo dục [5] Phạm Thị Thanh Tâm (2003), Thuỷ khí kỹ thuật máy bơm, Trường ĐH SP KT Tp HCM Biên soạn: ĐÀO MINH ĐỨC Trang 133 Bài giảng: THỦY KHÍ VÀ MÁY THỦY KHÍ Khoa Kỹ Thuật Công Nghệ MỤC LỤC Chương 1.THỦY TĨNH 1.1 KHÁI NIỆM CHẤT LỎNG TRONG THỦY LỰC .2 1.2 NHỮNG ĐẶC TÍNH VẬT LÝ CƠ BẢN CỦA CHẤT LỎNG 1.2.1.Khối lượng riêng: 1.2.2 Trọng lượng riêng: 1.2.3 Giãn nở nhiệt chất lỏng 1.2.4 Sức căng mặt chất lỏng 1.2.5 Tính nhớt 1.3 LỰC TÁC DỤNG LÊN CHẤT LỎNG 1.3.1 Nội lực 1.3.2 Ngoại lực 1.3.2.1 Lực thể tích 1.3.2.2 Lực mặt 1.4 KHÁI NIỆM VỀ THỦY TĨNH .5 1.5 ÁP SUẤT THỦY TĨNH – ÁP LỰC VÀ MẶT ĐẲNG ÁP 1.5.1 Áp suất thủy tĩnh áp lực .5 1.5.1.1 Áp suất thủy tĩnh .5 1.5.1.2 Áp lực 1.5.3 Mặt đẳng áp .9 1.5.3.1 Định nghĩa 1.5.3.2 Tính chất 10 1.6 PHƯƠNG TRÌNH ƠLE TĨNH 10 1.7 PHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN CỦA THỦY TĨNH HỌC 11 1.7.1 Chất lỏng tĩnh tuyệt đối: 11 1.7.2.1 Bình chứa chất lỏng chuyển động thẳng thay đổi đều: 13 1.7.2.1 Bình chứa chất lỏng chuyển động quay đều: 14 1.8 CÁC LOẠI ÁP SUẤT VÀ ĐỘ CAO DẪN XUẤT CỦA NÓ 16 1.8.1.Các loại áp suất 16 1.8.2 Độ cao dẫn xuất loại áp suất .16 1.8.3 Các dụng cụ áp suất chất lỏng 17 1.9 NGUN TẮC BÌNH THƠNG NHAU ĐỊNH LUẬT PASCAL VÀ ỨNG DỤNG 19 1.9.1 Định luật Pascal .19 Biên soạn: ĐÀO MINH ĐỨC Trang 134 Bài giảng: THỦY KHÍ VÀ MÁY THỦY KHÍ Khoa Kỹ Thuật Công Nghệ 1.9.2 Ứng dụng định luật Pascal 19 1.10 VÍ DỤ VÀ BÀI TẬP 21 Chương 2.THỦY ĐỘNG HỌC .25 2.1 NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ THỦY ĐỘNG 25 2.1.1 Mục đích nghiên cứu 25 2.1.2 Phân loại chuyển động 25 2.1.2.1 Chuyển động dừng 25 2.1.2.2 Chuyển động không dừng 25 2.2 MỘT SỐ ĐỊNH NGHĨA VÀ ĐẶC TRƯNG CỦA DÒNG CHẢY .25 2.2.1 Khái niệm dòng chảy 25 2.2.2 Các yếu tố thủy lực dòng chảy 26 2.3 PHÂN LOẠI DÒNG CHẢY 27 2.3.1 Dòng chảy ổn định dòng chảy không ổn định 27 2.3.2 Dịng chảy dịng chảy khơng 27 2.3.3 Dòng chảy có áp, khơng áp, dịng tia .27 2.3.4 Dòng chảy đổi dần dòng chảy đổi đột ngột 28 2.4 PHƯƠNG TRÌNH LIÊN TỤC CỦA DÒNG CHẢY ỔN ĐỊNH 28 2.4.1 Phương trình liên tục dịng ngun tố 28 2.4.2 Phương trình liên tục tồn dịng chảy .29 2.4.3 Phương trình vi phân liên tục dòng chảy 29 2.5 PHƯƠNG TRÌNH NĂNG LƯỢNG BECNULI ĐỐI VỚI DỊNG CHẢY ỔN ĐỊNH 31 2.5.1 Phương trình Becnuli dịng chảy ổn định 31 2.5.1 Ý nghĩa Phương trình Becnuli dịng chảy ổn định .33 2.5.3 Phương trình Becnuli dịng chảy thực 34 2.5.3.1 Phương trình Becnuli dòng nguyên tố chất lỏng thực .34 2.5.3.2 Phương trình Becnuli tồn dịng chất lỏng thực 34 2.6 PHƯƠNG TRÌNH BIỂN THIÊN ĐỘNG LƯỢNG CỦA CHẤT LỎNG CHUYỂN ĐỘNG DỪNG 36 2.6.1 Phương trình động lượng dịng nguyên tố chất lỏng chuyển động dừng 36 2.6.2 Phương trình động lượng cho tồn dịng chảy 36 2.7 ỨNG DỤNG CỦA PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG LƯỢNG .37 2.7.1 Tính phản lực dịng chất lỏng 37 2.7.2 Tính áp lực dòng tia lên vật chắn 39 2.8 TỔN THẤT CỘT NƯỚC CỦA DÒNG CHẢY 40 Biên soạn: ĐÀO MINH ĐỨC Trang 135 Bài giảng: THỦY KHÍ VÀ MÁY THỦY KHÍ Khoa Kỹ Thuật Công Nghệ 2.8.1 Khái niệm tổn thất dòng loại tổn thất cột nước dòng chảy 40 2.8.2 Tổn thất dọc đường tổn thất cục 40 2.8.2.1 Tổn thất dọc đường 40 2.8.2.2 Tổn thất cục 41 2.8.3 Tổn thất đường ống 42 2.9 VÍ DỤ VÀ BÀI TẬP .42 Chương 3.MÁY BƠM 47 3.1 ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI MÁY BƠM 47 3.1.1 Định nghĩa 47 3.1.2 Phân loại máy bơm 47 3.1.2.1 Máy bơm cánh quạt 47 3.1.2.2 Bơm pittông 47 3.1.2.3 Bơm rôto 47 3.1.2.4 Bơm tia 47 3.1.2.5 Máy bơm khơng khí ép 47 3.1.2.6 Bơm Taran .47 3.2 NHỮNG THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA MÁY BƠM 47 3.2.1 Khái niệm chung 47 3.2.2 Các thông số máy bơm 48 3.2.2.1 Lưu lượng máy bơm (Q) 48 3.2.2.2 Cột áp máy bơm H 48 3.2.2.3 Công suất máy bơm N 50 3.2.2.4 Hiệu suất máy bơm 51 3.2.2.5 Cột áp hút độ cao hút cho phép máy bơm 51 3.3 HIỆN TƯỢNG KHÍ THỰC 52 3.3.1 Quá trình phát sinh, diễn biến q trình khí thực 52 3.3.2 Nguyên nhân sinh tượng khí thực máy bơm 53 3.3.3 Tác hại biện pháp đề phịng tượng khí thực .53 3.3.3.1 Tác hại tượng khí thực .53 3.3.3.2 Các biện pháp đề phịng tượng khí thực 53 3.4 MÁY BƠM LY TÂM 54 3.4.1.Cấu tạo bơm ly tâm 54 3.4.2 Nguyên lí làm việc 55 3.4.3 Phân loại bơm .55 Biên soạn: ĐÀO MINH ĐỨC Trang 136 Bài giảng: THỦY KHÍ VÀ MÁY THỦY KHÍ Khoa Kỹ Thuật Cơng Nghệ 3.4.4 Lý thuyết bơm ly tâm 57 3.4.4.1 Phương trình mơmen quay bơm ly tâm 57 3.4.4.2 Phương trình cột áp bơm ly tâm 58 3.4.4.3 Cột áp thực tế bơm 59 3.4.4.5 Lưu lượng bơm ly tâm 60 3.4.4.6 Điểm làm việc điều chỉnh bơm 60 3.5 BƠM HƯỚNG TRỤC 62 3.5.1 Phạm vi ứng dụng cấu tạo 62 3.5.1.1 Phạm vi ứng dụng 62 3.5.1.2 Cấu tạo 62 3.5.2 Nguyên lý làm việc bơm hướng trục .63 3.5.2.1 Chuyển động chất lỏng bơm hướng trục 63 3.5.2.2 Phương trình bơm hướng trục (phương trình cột áp) 63 3.5.2.3 Lưu lượng bơm hướng trục .64 3.5.2.4 Điều chỉnh bơm hướng trục 65 3.6 MÁY THỦY LỰC THỂ TÍCH .65 3.6.1 Khái niệm chung 65 3.6.2 Các thông số 65 3.6.3.Bơm Piston 66 3.6.3.1 Cấu tạo nguyên lý làm việc 66 3.6.3.2 Phân loại 67 3.6.3.3 Cách tính lưu lượng bơm piston 68 3.6 VÍ DỤ VÀ BÀI TẬP .69 Chương 4.TÍNH TỐN ĐƯỜNG ỐNG DẪN NƯỚC .73 4.1 MỘT SỐ VẤN ĐỀ CHUNG 73 4.1.1 Thí nghiệm Reynolds .73 4.1.2 Chế độ chảy 73 4.2 PHÂN LOẠI VÀ PHẠM VI ỨNG DỤNG 74 4.2.1 Phân loại 74 4.2.2 Phạm vi ứng dụng 75 4.3 SỰ GIÃN NỞ VÀ SỰ CO RÚT 75 4.3.1 Hiện tượng giãn nở co rút 75 4.3.2 Phương pháp xử lý giãn nở co rút .76 4.4 TREO ĐỠ ỐNG VÀ CHỐNG RUNG 76 Biên soạn: ĐÀO MINH ĐỨC Trang 137 Bài giảng: THỦY KHÍ VÀ MÁY THỦY KHÍ Khoa Kỹ Thuật Công Nghệ 4.4.1 Treo đỡ ống 76 4.4.2 Chống rung hệ thống ống dẫn 77 4.5 HỆ THỐNG ỐNG DẪN NƯỚC 77 4.6 TÍNH TỐN ĐƯỜNG ỐNG ĐƠN GIẢN 78 4.6.1 Cơ sở lý thuyết để tính toán đường ống 78 4.6.1.1 Phân loại 78 4.6.1.2 Những cơng thức dùng tính tốn thuỷ lực đường ống 79 4.6.2 Tính tốn thủy lực đường ống đơn giản 80 4.6.2.1 Tính H1 biết H2, Q, l, d, n (độ nhám tương đối) 80 4.6.2.2 Tính Q biết H1, H2, l, d, n 80 4.6.2.3 Tính d biết H1, H2, Q, d, n .80 4.6.2.4 Tính d, H1, biết H2, Q, l, n .81 4.6.3 Tính tốn đường ống đơn giản với máy bơm 81 4.6.3.1 Tính tốn đường ống hút 81 4.6.3.1 Tính tốn đường ống đẩy .83 4.7 VÍ DỤ VÀ BÀI TẬP .84 Chương 5.KHÁI NIỆM VỀ KHƠNG KHÍ 88 5.1 KHƠNG KHÍ KHƠ VÀ HƠI NƯỚC 88 5.1.1 Định nghĩa khơng khí ẩm .88 5.1.2 Tính chất khơng khí ẩm 88 5.2 CÁC LOẠI KHƠNG KHÍ ẨM .88 5.2.1 Khơng khí ẩm bão hòa 88 5.2.2 Khơng khí ẩm q bão hịa .88 5.2.3 Khơng khí ẩm chưa bão hịa 89 5.3 CÁC THƠNG SỐ BIỄU DIỄN TRẠNG THÁI CỦA KHƠNG KHÍ ẨM 89 5.3.1 Độ ẩm tuyệt đối 89 5.3.2 Độ ẩm tương đối 89 5.3.3 Độ chứa 89 5.3.4 Phương trình trạng thái 89 5.3.5 Phương trình lưu lượng 90 5.3.6 Phương trình Becnuli .90 5.3.7 Phương trình Entanpi .90 5.3.8 Các thơng số dịng khí 92 5.3.8.1 Vận tốc âm .92 Biên soạn: ĐÀO MINH ĐỨC Trang 138 Bài giảng: THỦY KHÍ VÀ MÁY THỦY KHÍ Khoa Kỹ Thuật Cơng Nghệ 5.3.8.2 Dòng hãm, dòng tới hạn 92 5.4 CÂU HỎI ÔN TẬP .93 Chương 6.KHÍ ĐỘNG HỌC 94 6.1.1 Phương trình Becnuli 94 6.1.2 Các loại áp suất .95 6.2 SỰ BIẾN ĐỔI CỦA CÁC LOẠI ÁP SUẤT 95 6.2.1 Sự biến đổi loại áp suất .95 6.2.2 Dụng cụ đo áp suất 96 6.3 CÂN BẰNG ÁP SUẤT .97 6.4 HIỆU ỨNG ỐNG KHÓI .97 6.4.1 Khái niệm .97 6.4.2 Công thức xác định .98 6.5 CÁC LOẠI TỔN THẤT ÁP SUẤT 98 6.5.1 Tổn thất áp suất ma sát 98 6.5.2 Tổn thất áp suất chuyển đổi hướng, rẽ nhánh thay đổi tiết diện ống 99 6.6 VÍ DỤ VÀ BÀI TẬP 100 Chương 7.QUẠT 104 7.1 KHÁI NIỆM VÀ CÁC THÔNG SỐ CỦA QUẠT .104 7.1.1.Khái niệm 104 7.1.2 Các thông số quạt 104 7.1.2.1 Khơng khí trạng thái tiêu chuẩn 104 7.1.2.2 Tỷ số nén .104 7.1.2.3 Lưu lượng gió 104 7.1.2.4 Áp suất động quạt 104 7.1.2.5 Áp suất tĩnh quạt .105 7.1.2.6 Áp suất tổng quạt 105 7.1.2.7 Công suất lý thuyết quạt loại hiệu suất 105 7.2 CÁC ĐỊNH LUẬT VỀ QUẠT 106 7.2.1 Tốc độ quạt thay đổi .106 7.2.2 Khối lượng riêng khơng khí thay đổi 106 7.2.3 Tốc độ quạt khối lượng riêng không khí thay đổi 106 7.2.4 Tốc độ vòng quay quạt thay đổi 107 7.2.5 Kích thước D quạt thay đổi 107 7.3 CÁC ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH CỦA QUẠT 107 Biên soạn: ĐÀO MINH ĐỨC Trang 139 Bài giảng: THỦY KHÍ VÀ MÁY THỦY KHÍ Khoa Kỹ Thuật Công Nghệ 7.4 PHÂN LOẠI QUẠT 108 7.4.1 Phân loại quạt 108 7.4.1.1 Căn vào áp suất .109 7.4.1.2 Căn vào số vòng quay riêng .109 7.4.2 Quạt ly tâm 111 7.4.3 Quạt hướng trục 113 7.5 CÁCH CHỌN QUẠT VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH LƯU LƯỢNG QUẠT.114 7.5.1 Cách chọn quạt .114 7.5.2 Phương pháp điều chỉnh lưu lượng quạt .114 7.5.2.1 Điều chỉnh lưu lượng van .114 7.5.2.2 Điều chỉnh thay đổi số vòng quay 115 7.5.2.3 Thay đổi điều chỉnh cánh hướng dòng 115 7.5 VÍ DỤ VÀ BÀI TẬP 115 Chương ỐNG DẪN KHÍ .119 8.1 KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI ỐNG DẪN KHÍ .119 8.1.1 Khái niệm chung 119 8.1.2 Phân loại ống dẫn khí 119 8.1.2.1 Phân loại theo tốc độ 119 8.1.2.2 Phân loại theo áp suất .119 8.2 LỰA CHỌN TỐC ĐỘ CHUYỂN ĐỘNG VÀ ĐƯỜNG KÍNH TƯƠNG ĐƯƠNG CỦA ỐNG DẪN 120 8.2.1 Lựa chọn tốc độ chuyển động khơng khí ống dẫn 120 8.2.2 Xác định đường kính tương đương .120 8.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ ỐNG DẪN KHÍ 121 8.3.1 Phương pháp giảm tốc độ .121 8.3.2 Phương pháp ma sát đồng 122 8.3.3 Phương pháp phục hồi áp suất tĩnh .122 8.3.4 Phương pháp T .123 8.3.5 Phương pháp tốc độ không đổi 123 8.3.6 Phương pháp áp suất tổng 123 8.4 XÁC ĐỊNH TỔN THẤT ÁP SUẤT TRONG CÁC ĐOẠN ỐNG THẲNG CĨ TIẾT DIỆN KHƠNG ĐỔI 123 8.5 XÁC ĐỊNH TỔN THẤT ÁP SUẤT Ở NHỮNG ĐOẠN ỒNG CONG 124 8.5.1 Đoạn cong có tiết diện hình trịn 124 Biên soạn: ĐÀO MINH ĐỨC Trang 140 Bài giảng: THỦY KHÍ VÀ MÁY THỦY KHÍ Khoa Kỹ Thuật Cơng Nghệ 8.5.2 Đoạn cong có tiết diện chữ nhật 125 8.6 XÁC ĐỊNH TỔN THẤT ÁP SUẤT Ở NHỮNG ĐOẠN ỐNG CÓ TIẾT DIỆN THAY ĐỔI .126 8.6.1 Đoạn ống có tiết diện mở rộng .126 8.6.2 Đoạn ống có tiết diện thu hẹp .128 8.7 VÍ DỤ VÀ BÀI TẬP 129 TÀI LIỆU THAM KHẢO 133 MỤC LỤC 134 Biên soạn: ĐÀO MINH ĐỨC Trang 141