THỰC HÀNH QUÁ TRÌNH THIẾT bị MẠCH lưu CHẤT

BÀI 1: MẠCH LƯU CHẤT MẠCH LƯU CHẤT 1 1.MỤC ĐÍCH  Thí nghiệm 1: xác định quan hệ tổn thất áp suất theo tổn thất ma sát vận tốc nước chảy bên ống trơn so sánh với tổn thất áp suất xác định phương trình tổn thất ma sát ống  Thí nghiệm : Xác định trở lực cục co, van, đột thu, đột mở  Thí nghiêm 3: Xác định hệ số lưu lượng dụng cụ đo ( màng chắn, ventury) ứng dụng việc đo độ chênh áp việc đo lưu lượng vận tốc nước ống dẫn 2.CƠ SỞ LÝ THUYẾT Theo nghiên cứu có hai chế độ chuyển động chất lỏng ống dẫn  Chế độ chảy tầng với vận tốc nhỏ, trở lực ống dẫn tỉ lệ tuyến tính với vận tốc dòng chảy ống: h ~ w  Chế độ chảy rối với vận tốc lớn, trở lực ống dẫn tỉ lệ với vận tốc dòng chảy theo dạng lũy thừa - Chế độ chảy chuyển tiếp chảy tầng chảy rối gọi chảy độ - Có hai loại trở lực đường ống dòng chất lỏng choáng đầy ống chuyển động ống dẫn: trở lực ma sát trở lực cục 2.1.Trở lực ma sát - Trở lực ma sát kí hiệu hms tính theo công thức sau: Hf = Trong : - f : Hệ số ma sát L : Chiều dài ống dẫn, m D : Đường kính ống dẫn, m V : vận tốc chuyển động dòng lưu chất, m/s g : gia tốc trọng trường m2/s Để xác định chế độ chảy chất lỏng ta dựa vào chuẩn số Reynolds Re = Hcb = Trong : V : vận tốc dòng chảy (m/s) k : Hệ số trở lực cục , 2.2.Đo lưu lượng theo nguyên tắc chênh áp biến thiên Màng chắn Ventury hai dụng cụ đo lưu lượng dựa vào nguyên tắc dòng lưu chất qua tiết diện thu hẹp đột ngột xuất độ chênh áp suất trước sau tiết diện thu hẹp Áp dụng phương trình Bernoloulli ta có quan hệ lưu lượng tổn thất áp suất qua màng chắn, Ventury theo công thức: Q=C Trong đó: Q: lưu lượng dòng chảy, m3/s C: hệ số hiệu chỉnh, Cm cho màng chắn, Cv cho ventury MẠCH LƯU CHẤT 2 A1: tiết diện ống dẫn, m2 A2: tiết diện thu hẹp đột ngột, m2 P : chênh lệnh áp suất , Pa : Trọng lượng riêng lưu chất (nước) ,N/m 2.3 Ống Pitto Dùng ống Pitto ta đo áp suất toàn phần áp suất tĩnh, từ xác định áp suất động: V= Trong : V : Vận tốc dòng chảy (m/s) Ptp : Áp suất toàn phần (Pa) Pt : Áp suất tĩnh (Pa) 3.TRANG THIẾT BỊ, HÓA CHẤT Bảng 1: Kích thước ống dẫn đồng STT Tên gọi Ống trơn 16 Ống trơn 21 Ống trơn 27 Óng nhám 27 Đường kính (mm) 17 21 27 27 Đường kính (mm) 10 15 21 19 Bảng 2: Kích thước màng chắn, ventury, đột thu, đột mở Đường kính lỗ (mm) Màng chắn 16 Ventury 16 Ống dẫn Pitot 25 Đột thu 10 Đột mở 21 4.CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 4.1.Xác định tổn thất ma sát chất lỏng với thành ống trơn  − − − −  − − − −  Các bước tiến hành thí nghiệm cho ống trơn 16 Mở hoàn toàn van (van lưu lượng) , mở van 2, đóng van lại mạng ống Kiểm tra nguồn điện, bật công tắc bơm cho nước chảy vào mạng ống Thay đổi độ mở van bốn lần, ứng với độ mở van đo lưu lượng tổn thất áp suất đường ống trơn 16 Ứng với lưu lượng đọc độ chênh áp, ghi nhận kết Các bước tiến hành thí nghiệm cho ống trơn 21 Mở hoàn toàn van (van lưu lượng), mở van 3, đóng van lại mạng ống Kiểm tra nguồn điện, bật công tắc bơm cho nước chảy vào mạng ống Thay đổi độ mở van bốn lần, ứng với độ mở van đo lưu lượng tổn thất áp suất đường ống trơn 21 Ứng với lưu lượng đọc độ chênh áp, ghi nhận kết Các bước tiến hành thí nghiệm cho ống trơn 27 MẠCH LƯU CHẤT 3 − Mở hoàn toàn van (van lưu lượng), mở van 4, đóng van lại mạng ống − Kiểm tra nguồn điện, bật công tắc bơm cho nước chảy vào mạng ống − Thay đổi độ mở van bốn lần, ứng với độ mở van đo lưu lượng tổn thất áp −  − − − − suất đường ống trơn 27 Ứng với lưu lượng đọc độ chênh áp, ghi nhận kết Các bước tiến hành thí nghiệm cho ống nhám 27 Mở hoàn toàn van (van lưu lượng), mở van 5, đóng van lại mạng ống Kiểm tra nguồn điện, bật công tắc bơm cho nước chảy vào mạng ống Thay đổi độ mở van bốn lần, ứng với độ mở van đo lưu lượng tổn thất áp suất đường ống nhám 27 Ứng với lưu lượng đọc độ chênh áp, ghi nhận kết 4.2.Xác định trở lực cục  Các bước tiến hành thí nghiệm với vị trí đột thu − Mở hoàn toàn van (van lưu lượng), mở van 2, đóng van lại mạng ống − Mở công tắc bơm cho nước chảy vào mạng ống Thay đổi độ mở van bốn lần −  − − −  − − − − độ mở khác Ứng với lưu lượng đọc độ chênh áp, ghi nhận kết Các bước tiến hành thí nghiệm cho vị trí đột mở Mở hoàn toàn van (van lưu lượng), mở van 2, đóng van lại mạng ống Mở công tắc bơm cho nước chảy vào mạng ống Thay đổi độ mở van bốn lần độ mở khác Ứng với lưu lượng đọc độ chênh áp, ghi nhận kết Các bước tiến hành thí nghiệm cho vị trí đột mở Mở hoàn toàn van (van lưu lượng), mở van 5, đóng van lại mạng ống Mở công tắc bơm cho nước chảy vào mạng ống Thay đổi độ mở van bốn lần độ mở khác Ứng với lưu lượng đọc độ chênh áp, ghi nhận kết 4.3.Đo lưu lượng dựa vào độ chênh áp  − − − − − Các bước tiến hành thí nghiệm Mở hoàn toàn van (van lưu lượng) Mở hoàn toàn van 2,3,4 ống trơn 16, Bật công tắc bơm cho nước chảy vào mạng ống Thay đổi độ mở van bốn lần độ mở khác Ứng với lưu lượng đọc độ chênh áp (2 nhánh áp kế vị trí: màng chắn, ventury ống Pito), ghi nhận kết 5.KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ SỬ LÝ SỐ LIỆU 5.1.Kết thí nghiệm Thí nghiệm 1: Xác định tổn thất ma sát chất lỏng với thành ống trơn Đường kính Lưu lượng Tổn thất áp suất thực tế ống (mm) (l/phút) (mH2O) 16 MẠCH LƯU CHẤT 10 0,162 0.267 0,410 4 12 10 12 10 12 10 12 0.550 0,025 0,045 0,066 0,094 0,015 0,025 0,038 0,056 0,020 0,037 0,053 0,078 Lưu lượng (l/phút) 10 12 10 12 10 12 10 12 Tổn thất áp suất thực tế (mH2O) 0,092 0,16 0,267 0,373 0,01 0,021 0,035 0,053 0,002 0,005 0,008 0,01 0.008 0.015 0.025 0.034 21 27 (trơn) 27 (nhám) Thí nghiệm :Xác định trở lực cục Vị trí Đột thu ống trơn 16 Đột mở ống trơn 16 Van Co 90o Thí nghiệm 3: Đo lưu lượng dựa vào độ chênh áp STT Màng chắn Ventury MẠCH LƯU CHẤT Lưu lượng Tổn thất áp suất thực tế (l/phút) (mH2O) 10 12 0,03 0,055 0,09 0,145 0,026 5 Ống Pitot 10 12 0,05 0,08 0,13 10 12 0,005 0,012 0,02 0,035 5.2.Lập công thức tính Bảng : Xác định tổn thất ma sát chất lỏng với thành ống trơn - Ta có vận tốc dòng chảy: = (m/s ) F= - (m2), (m3/s) Chuẩn số Re : Re = Trong : khối lượng riêng lưu chất, H2O = 1000 kg/m2 µ độ nhớt động lực học lưu chất (kg/ms) , µ H2O (250C) = 8,937 10-4 kg/ms Dtd : đường kính tương đương (m) , đường kính ống V : vận tốc dòng chảy ( m/s) Dựa vào Re => hệ số ma sát f Hf = Trong đó: L : Chiều dài ống dẫn ,m F : Hệ số ma sát D: Đường kính ống dẫn, m V : Vận tốc dòng chảy, m/s Bảng : Xác định trở lực cục - Ta có vận tốc dòng chảy: = (m/s ) (m2), F= - Q = (m3/s) Hệ số trở lực cục Trong đó: tổn thất áp suất thực tế ( đo máy) Pđ : áp suất động , Pđ Bảng : Xác định hệ số lưu lượng màng chắn,Ventury - Hệ số k MẠCH LƯU CHẤT 6 k= - Trong đó: A1: tiết diện ống dẫn, m2 A2: tiết diện thu hẹp đột ngột, m2 : Trọng lượng riêng lưu chất (nước) ,N/m Cm = - Cv = Bảng : Xác định lưu lượng dòng chảy qua ống màng chắn,Ventury Để tính lưu lương lý thuyết trước hết ta phải tính chênh lệnh áp lý thuyết theo công thức sau: Sau có chênh lệch áp lý thuyết từ ta tính ngược lại lưu lượng theo công thức sau: Bảng 5: Xác định lưu lượng dòng chảy qua ống ống Pitot V = (m/s), Qlt = VF (F : tiết diện ống Pitot, m2) 5.3 Xử lý số liệu Bảng 1: Xác định tổn thất ma sát chất lỏng với thành ống trơn Đường Đường kính ống kính (mm) tương đương ống (m) 16 0,01 0,01 0,01 0,01 21 0,015 0,015 0,015 0,015 27 (trơn) 0,021 0,021 0,021 0,021 27 (nhám) 0,019 0,019 0,019 0,019 Lưu lượng Q (m3/s) x10-4 1,33 1,67 1,33 1,67 1,33 1,67 1,33 1,67 Vận tốc Chuẩn dòng số Re chảy (m3/s) 1,27 1,70 2,12 2,55 0,57 0,75 0,94 1,13 0,29 0,39 0,48 0,58 0,35 0,47 0,59 0,71 14.254 19.005 23.757 28.508 9.503 12.670 15.838 19.005 6.788 9.050 11.313 13.575 7.502 10.003 12.504 15.004 Hệ số Tổn Tổn thất áp ma sát thất áp suất lý thuyết suất Hf (mH2O) thực tế (mH2O) 0,0280 0,0260 0,0246 0,0235 0,0312 0,0289 0,0272 0,0260 0,0343 0,0316 0,0298 0,0284 0,0334 0,0308 0,0290 0,0276 0,162 0.267 0,410 0.550 0,025 0,045 0,066 0,094 0,015 0,025 0,038 0,056 0,020 0,037 0,053 0,078 0,2778 0,4587 0,6781 0,9342 0,0408 0,0671 0,0989 0,1359 0,0083 0,0137 0,0201 0,0276 0,0134 0,0219 0,0323 0,0443 Ta tính thử 16 dòng 1: F= = = 7,85 x 10-5 (m2), MẠCH LƯU CHẤT Q = = = x 10-4 (m3/s) 7 => Vận tốc dòng chảy: = = = 1.27 (m/s ) => Re = = = 14,254 Do hệ số Re < 100000 nên số ma sát : = = = 0,028  Hf = f : L chiều dài ống , Lống = 1,2 m Hf = 0,028 = 0.277 (mH2O) Bảng :Xác định trở lực cục Đường Lưu Vị trí kính ống lượng (m) (m3/s) x10-4 0,01 1,00 Đột thu 0,01 1,33 ống trơn 16 0,01 1,67 0,01 2,00 0,021 1,00 Đột mở 0,021 1,33 ống trơn 16 0,021 1,67 0,021 2,00 0,021 1,00 Van 0,021 1,33 0,021 0,021 • 1,67 2,00 Tổn thất Vận tốc dòng áp suất chảy thực tế (m3/s) (mH2O) 0,092 1,274 0,160 1,695 0,267 2,127 0,373 2,548 0,010 0,289 0,021 0,385 0,035 0,483 0,053 0,577 0,002 0,289 0,005 0,008 0,010 0,385 0,483 0,577 Áp suất Hệ số trở lực động cục k P đ (mH2O) 0,083 1,108 0,146 1,095 0,231 1,156 0,331 1,127 0,004 2, 50 0,008 2,625 0,012 2,917 0,017 3.118 0,004 0,50 0,008 0,012 0,017 0,62 0,67 0,59 Tính toán mẫu vị trí đột thu ống trơn 16 dòng 1: F= = = 7,85 x 10-5 (m2),  Vận tốc dòng chảy: =  Pđ = = 0,083 (mH2O)  = =1,108 Q = = = 10-4 (m3/s) = = 1,274 (m/s ) Bảng 3: Đo lưu lượng dựa vào độ chênh áp STT Lưu lượng Q (m3/s) x 10-4 Đường kính ống (m) 1,33 1,67 0,016 0,016 0,016 0,016 MẠCH LƯU CHẤT Tổn thất áp suất thực tế ( Pa ) Màng chắn 294.3 539.5 882.9 1422.4 Hệ số k x 10-5 Hệ số Cm, Cv 1,1043 1,1043 1,1043 1,1043 0,528 0,520 0,508 0,480 1,33 1,67 Ventury 255.1 490.5 784.8 1275.3 0,016 0,016 0,016 0,016 1,1043 1,1043 1,1043 1,1043 0,567 0,545 0,535 0,507 Đổi đơn vị : : 1mH2O = 9810 Pa => 0.03mH2O = 294.3 Pa Tính toán : A1 = = 3,46 10-4 m2 (Đường kính ống dẫn 0.021m) A2 = = 2,01 10-4 m2  Hệ số k : k= = = 1,1043 10-5 Với : H2O = 9810 N/m3 , g = 9,81 m/s2  C = = = 0,528  Cm (TB) = 0,509  Cv (TB) = 0,538 Bảng : Xác định lưu lượng dòng chảy qua ống màng chắn, Ventury STT Đường kính ống (m) Vận tốc dòng chảy ( m/s) 0.016 0.016 0.016 0.016 0,498 0,663 0,829 0,995 0.016 0.016 0.016 0.016 0,498 0,663 0,829 0,995 lý thuyết (Pa) Màng chắn 124.0 219.8 343.6 495.1 Ventury 124.0 219.8 343.6 495.1 Lưu lượng Q lý thuyết (m3/s) x 10-4 Lưu lượng Q thực tế (m3/s) 0,6 1,16 1,82 2,62 1,00 1,33 1,67 2,00 0,7 1,23 1,93 2,78 1,00 1,33 1,67 2,00 x 10-4 • Tính toán : dòng Màng chắn F = = 2,01 10-4 m2   V = = = 0,498 (m/s) = = 0,0127mH2O = 124 Pa (1 mH2O = 9810 Pa) Qlt (màng chắn)= = 0,509 (1,1043 10-5) 124 = 0,6.10-4 m3/s (dựa vào k,Cm (TB), bảng 3) MẠCH LƯU CHẤT 9 Qlt (ventury)= = 0,538 (1,1043 10-5) 124 = 0,7.10-4 m3/s (dựa vào k, Cv(TB) bảng 3) Bảng5 : Xác định lưu lượng dòng chảy qua ống ống Pitot ST T • Đường kính ống pitot (m) 0,025 0,025 0,025 0,025 Tính toán : dòng V= = = 0.313 m/s thực tế (Pa) Vận tốc dòng chảy (m/s) Lưu lượng lý thuyết (m3/s) Lưu lượng thực tế (m3/s) 0,313 0,485 0,626 0,828 x 10-4 1,53 2,38 3,07 4,06 x 10-4 1,00 1,33 1,67 2,00 49,05 117,72 196,2 343,35 (H2O = 1000 kg/m3) Fpitot = = 4,906.10-4 m2  Qlt = VFpitot = 0,313 4,906 10-4 = 1,53 10-4 m3/s 5.4.Đồ thị thể quan hệ Đồ thị 1: Mỗi quan hệ tổn thất áp suất thực tế (mH 2O) với vận tốc dòng chảy (m/s) Đồ thị 2: Mỗi quan hệ tổn thất áp suất lý thuyết (mH 2O) với vận tốc dòng chảy (m/s) Đồ thị 3: Mỗi quan hệ hệ số trở lục cục tổn thất áp suất thực tế với lưu lượng thực tế (m3/s, x 10-4) van Đồ thị 4: Mỗi quan hệ lưu lượng lý thuyết (m 3/s, x10-4)và lưu lượng thực tế (m3/s, x10-4) với độ chênh lệch áp thực tế (Pa) MÀNG CHẮN Đồ thị 5: Mỗi quan hệ lưu lượng lý thuyết (m 3/s, x10-4)và lưu lượng thực tế (m3/s, x10-4) với độ chênh lệch áp thực tế (Pa) VENTURY MẠCH LƯU CHẤT 10 10 Đồ thị 6: Mỗi quan hệ lưu lượng thực tế (m 3/s, x10-4) lưu lượng lý thuyết (m3/s, x10-4) độ chênh lệch áp thực tế (Pa)của ỐNG PITOT ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT Nhận xét tổn thất ma sát chất lỏng với thành ống Qua đồ thị biểu diễn ta thấy: Tổn thất áp suất thực tế tổn thất áp suất lý thuyết tăng vận tốc dòng chảy tăng tăng cách gần đồng Tổn thất áp suất thực tế thấp tổn thất áp suất lý thuyết Do sai số trìn tiến hành Nhận xét trở lực cục Qua đồ thị biểu diễn ta thấy: Tổn thất áp suất thực tế đột thu, đột mở, van tăng lưu lượng dòng chảy tăng tăng cách gần đồng Hệ số trở lục cục tăng lưu lượng dòng chảy tăng tới mức độ lưu lượng hệ số lại giảm tào đường cong đồ thị Nhận xét đo lưu lượng dựa vào độ chênh áp (màng chắn, ventury, ống pitot) Đồ thị biểu dễn cho thấy, tổn thất áp suất thực tế tỉ lệ với lưu lượng dòng chảy Lưu lượng lý thuyết lớn nhiều so với lưu lượng thực tế, nguyên nhân sai số trình tiến hành thí nghiệm Nguyên nhân dẫn đến sai số đo nguyên nhân sau: • • • Do thiết bị làm thí nghiệm Do người tiến hành thí nghiệm Các điều kiện khách quan môi trường xung quanh : nhiệt độ, độ ẩm phòng thí nghiệm Ngoài việc tính toán lưu lượng thủ công lưu lượng xác định máy có sai số không nhỏ MẠCH LƯU CHẤT 11 11 [...]... ventury, ống pitot) Đồ thị biểu dễn cho thấy, tổn thất áp suất thực tế tỉ lệ với lưu lượng của dòng chảy Lưu lượng lý thuyết lớn hơn rất nhiều so với lưu lượng thực tế, nguyên nhân do sai số trong quá trình tiến hành thí nghiệm Nguyên nhân dẫn đến sự sai số đo có thể là do các nguyên nhân sau: • • • Do thiết bị làm thí nghiệm Do người tiến hành thí nghiệm Các điều kiện khách quan của môi trường xung... quan hệ giữa lưu lượng thực tế (m 3/s, x10-4) và lưu lượng lý thuyết (m3/s, x10-4) đối với độ chênh lệch áp thực tế (Pa)của ỐNG PITOT 6 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT Nhận xét về tổn thất ma sát của chất lỏng với thành ống Qua đồ thị biểu diễn ta thấy: Tổn thất áp suất thực tế và tổn thất áp suất lý thuyết tăng khi vận tốc dòng chảy tăng và tăng một cách gần như đồng đều Tổn thất áp suất thực tế thấp... thuyết Do sai số trong quá trìn tiến hành Nhận xét về trở lực cục bộ Qua đồ thị biểu diễn ta thấy: Tổn thất áp suất thực tế của đột thu, đột mở, van 5 tăng khi lưu lượng dòng chảy tăng và tăng một cách gần như đồng đều Hệ số trở lục cục bộ tăng khi lưu lượng dòng chảy tăng nhưng tới một mức độ nào đó về lưu lượng hệ số lại giảm và tào ra một đường cong trên đồ thị Nhận xét về đo lưu lượng dựa vào độ... người tiến hành thí nghiệm Các điều kiện khách quan của môi trường xung quanh như là : nhiệt độ, độ ẩm của phòng thí nghiệm Ngoài ra thì việc tính toán lưu lượng bằng thủ công và lưu lượng xác định được trên máy cũng đã có một sự sai số không nhỏ MẠCH LƯU CHẤT 11 11 ... hệ lưu lượng lý thuyết (m 3/s, x10-4)và lưu lượng thực tế (m3/s, x10-4) với độ chênh lệch áp thực tế (Pa) VENTURY MẠCH LƯU CHẤT 10 10 Đồ thị 6: Mỗi quan hệ lưu lượng thực tế (m 3/s, x10-4) lưu. .. van đo lưu lượng tổn thất áp suất đường ống trơn 21 Ứng với lưu lượng đọc độ chênh áp, ghi nhận kết Các bước tiến hành thí nghiệm cho ống trơn 27 MẠCH LƯU CHẤT 3 − Mở hoàn toàn van (van lưu lượng),... biểu dễn cho thấy, tổn thất áp suất thực tế tỉ lệ với lưu lượng dòng chảy Lưu lượng lý thuyết lớn nhiều so với lưu lượng thực tế, nguyên nhân sai số trình tiến hành thí nghiệm Nguyên nhân dẫn đến