Bài giảng cơ học chất chương 5 pgs ts lê song giang

Có 2 loại tổn thất cột áp: Tổn thất cột áp dọc đường trong dòng chảy đều hoặc biến đổi chậm và tổn thất cục bộ tại nơi dòng chảy biến đổi gấp l h l 2 4... 3.3 Đường đo áp và đường năng l

2



  l  y - chiều dài xáo trộn

Mơ hình rối Prandtl (1925)

u u

p z

p z

1 1

f

h g

αV γ

p z

g

αV γ

p

2 2

2 2 2

2

2 1 1

1Ptrình Bernoulli cho đoạn dòng chảy từ mc 1-1 -> mc 2-2:

JR u

Đường cong Logarit

Đường cong Parabol y

Vùng phân bố logarit

Có 2 loại tổn thất cột áp: Tổn thất cột áp dọc đường (trong dòng chảy đều hoặc biến đổi chậm) và tổn thất

cục bộ (tại nơi dòng chảy biến đổi gấp)

l

h l

2 4

Khu chuyển tiếp

Khu chảy rối

Khu vực thành trơn thủy lực

Khu vực thành nhám thủy lực

Khu chảy rối thành nhám hoàn toàn

, 3

log 2 1

25 0

Re

100 46

1 1

- Chảy rối (ReD > 4.000):

- Chế độ chảy rối thành trơn thủy lực ():

4 / 1

Re

316 , 0

D





Re  0 8 log

- Chế độ chảy rối thành nhám hoàn toàn (khu sức cản bình phương):

25 0

11





(Karman-Nikuradze - 1933) (Cocanov-?)

 



 1 14 2 log 1



0,008 0,009 0,01

0,015 0,02 0,025 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09

0,1

Khu chảy rối thành nhám hoàn toàn (Khu sức cản bình thường)

Khu

Khu chảy rối thành trơn Khu chuyển tiếp

b/ Công thức Chezy

Công thức:

RJ C

6 / 1

1

R n

AC

R AC

K 

l R C

V l

K

Q

2 2

2





(K – module lưu lượng)

Các công thức suy diễn từ Chezy:

C k

V

h l 1.852 1.852 1.167

852 1



Các công thức suy diễn từ

công thức Hazen-Williams:

t

dy du

Ví dụ

3.3 Đường đo áp và đường năng lượng

Đường đo áp là đồ thị diễn biến của cột áp tĩnh H (H=z+p/γ) dọc theo chiều dài dòng chảy

Đường năng lượng là đồ thị diễn biến của năng lượng toàn phần E ( ) dọc theo chiề

V p

4.1 Giới thiệu.

Tính toán thủy lực đường ống: tính Q, H

Các giả thiết:

• l m << l  l m = 0 và h l tính với tòan bộ chiều dài đường ống

• Khoảng cách giữa các điểm có tổn thất cột áp cục bộ phải đủ lớn ( l m)

Các phương trình, công thức cơ bản:

• Ptrình Bernoulli cho dòng chảy

• Ptrình liên tục

• Các công thức tính tổn thất cột áp (tổn thất cột áp dọc đường và cục bộ)

l h H

f

h g

αV γ

p z

g

αV γ

p

22

2 2 2

2

2 1 1

i

p z

H

Khái niệm đường ống dài về mặt thủy lực: Đường ống có h cb << h l (< 5%h l)

=> Bỏ qua tổn thất cột áp cục bộ và động năng

• Ptrình Bernoulli cho dòng chảy

• Sử dụng Khái niệm cột áp tại nút

4.2 Các bài toán đường ống ngắn về mặt thủy lực

Chỉ xét đường ống đơn giản

Xem bài toán tổng quát Ptrình Bernoulli từ mcắt 1-1 tới mcắt 2-2:

f

h g

αV γ

p z

g

αV γ

p

22

2 2 2

2

2 1 1

1

d1, l1,

d2, l2, H

V2Q

g

V k

2

2 2



1

2 2

2 2 4

1

2 1

d d

l k

Đưa tới:

với

Từ ptrình trên nếu cho Q sẽ tính được H, hoặc ngược lại nếu cho H sẽ tính được Q

Bài toán cho H hỏi Q có ẩn số Vd2 nằm cả ở trong k nên phải giải = pp gần đúng

2 2

4 03

, 0

/ 10

1

3 3 2



4 2

6 1

1

/ 10

1

03 , 0 / 415 , 1

s m

m s

m d

V d

d



4 2

0 10

24 , 4

100 10

2 46 , 1 1 ,

0 Re

100 46

, 1 1

,

0

25 , 0

4 3

25 , 0

0 02

, 0

2 0278 ,

0 3

2 0 ,

1 03

, 0

5 , 1 0270 ,

cm m

m k

m s

m

s m

/ 81 , 9 2

/ 18 , 3 54 ,

2





4.3 Các bài toán đường ống dài về mặt thủy lực.

a Đường ống đơn giản

Xem bài toán tổng quát Ptrình Bernoulli từ mcắt 1-1 tới mcắt 2-2:

B

h g

αV γ

p z

g

αV γ

p

22

2 2 2

2

2 1 1

B

2 2

1

1 2

K

l K

l Q H

H B

Đưa tới:

=> Nếu cho trước 2 trong số 3 thông số Q, H

và HB, sẽ tính được thông số còn lại

1

1 2 2

2 2

2 1

2 1

2 2

1

K

l K

l Q

l K

Q l

K

Q h

h

2 2

s m

d n

R C A

4.012,04



s m

K2  0,355 3

m s

m

m s

m m

355,0

20578

,0

1508

,0

3 2

3

2 3

s m m

N QH

N B  B  9810 3.0,08 3 17,30 13,6.103

b Đường ống tương đương

Các đường ống gắn nối tiếp

1 2 3

Q

TĐ Q





i TÑ

TÑ

l

K l

TÑ

K

l K

l

2 2

Q Q

=>

K L

K L

3

3 2

2 5

A

B C

D

H 1

2

A

B C

D

s m K

L K

L K

L

H Q

h h

h

2 4

4 2

5

5 2

1

1 4

H h

H

5 5

2 5

h H

j f

Q m Q

nr

h Q

j

~2

~

~1

Thay (4) vào (3), được:

I 1

2

3

4

1 Phương pháp cân bằng cột áp (pp Hardy-Cross cho mạng khép kín)

Giả thiết lưu lượng Q~jtrong các ống (đảm bảo pt liên tục)

r Q m Q Q

Q Q

2 Phương pháp cân bằng lưu lượng

Giả thiết cột áp tại các nút , tính

i 1

i j

Q m Q

nr

H

H Q

Thay (3) vào (2) => p.trình cho ΔH i :

i j

ji

Q m Q

nr

H

H Q

116

Cho: chiều dài các ống và lưu lượng, cột áp

thiểu tại các điểm nút

Tính: Đường kính các ống và cột áp của bể nướ

Xác định lưu lượng trong các ống

Chọn tuyến ống chính: Tuyến có Q lớn, dài và cột áp cuối tuyến cao

Tính toán tuyến ống chính -> Đường kính các ống và cột áp tại các nút

Tính toán các nhánh rẽ -> Đường kính các ống từ J của tuyến và cột áp tại các nút