THỰC HÀNH QUÁ TRÌNH THIẾT bị MẠCH lưu CHẤT

1.M C ĐÍCH ỤC LỤC 1 Thí nghiệm 1: xác định mỗi quan hệ giữa tổn thất áp suất theo tổn thất ma sát và vận tốc của nước chảy bên trong ống trơn và so sánh với tổn thất áp suất được xác đị

Trang 1

BÀI 1: MẠCH LƯU CHẤ

M C L C 1 ỤC LỤC 1 ỤC LỤC 1

1.M C ĐÍCH ỤC ĐÍCH 2

2.C S LÝ THUY T Ơ SỞ LÝ THUYẾT Ở LÝ THUYẾT ẾT 2

2.1.Trở lực ma sát 2

2.2.Đo lưu lượng theo nguyên tắc chênh áp biến thiên 2

2.3.Ống Pitot 3

3.TRANG THI T B , HÓA CH T ẾT Ị, HÓA CHẤT ẤT 3

4.CÁC B ƯỚC TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM C TI N HÀNH THÍ NGHI M ẾT ỆM 3

4.1.Xác định tổn thất ma sát của chất lỏng với thành ống trơn 3

4.2.Xác định trở lực cục bộ 4

4.3.Đo lưu lượng dựa vào độ chênh áp 4

5.K T QU THÍ NGHI M VÀ S LÝ S LI U ẾT Ả THÍ NGHIỆM VÀ SỬ LÝ SỐ LIỆU ỆM Ử LÝ SỐ LIỆU Ố LIỆU ỆM 5

5.1.Kết quả thí nghiệm 5

5.2.Lập công thức tính 6

5.3 Xử lý số liệu 8

5.4.Đồ thị thể hiện mỗi quan hệ 11

6 ĐÁNH GIÁ K T QU VÀ NH N XÉT ẾT Ả THÍ NGHIỆM VÀ SỬ LÝ SỐ LIỆU ẬN XÉT 13

Trang 2

1.M C ĐÍCH ỤC LỤC 1

 Thí nghiệm 1: xác định mỗi quan hệ giữa tổn thất áp suất theo tổn thất ma sát và vận tốc của nước chảy bên trong ống trơn và so sánh với tổn thất áp suất được xác định bằng phương trình tổn thất ma sát trong ống

 Thí nghiệm 2 : Xác định trở lực cục bộ của co, van, đột thu, đột mở

 Thí nghiêm 3: Xác định hệ số lưu lượng của dụng cụ đo ( màng chắn, ventury) và ứng dụng việc đo độ chênh áp trong việc đo lưu lượng và vận tốc của nước trong ống dẫn

2.C S LÝ THUY T Ơ SỞ LÝ THUYẾT Ở LÝ THUYẾT ẾT

Theo các nghiên cứu thì có hai chế độ chuyển động chính của chất lỏng trong ống dẫn

 Chế độ chảy tầng với vận tốc nhỏ, khi đó trở lực trong ống dẫn tỉ lệ tuyến tính với vận tốc dòng chảy trong ống: h ~ w

 Chế độ chảy rối với vận tốc lớn, khi đó trở lực trong ống dẫn tỉ lệ với vận tốc dòng chảy theo dạng lũy thừa

- Chế độ chảy chuyển tiếp giữa chảy tầng và chảy rối gọi là chảy quá độ

- Có hai loại trở lực trên đường ống khi dòng chất lỏng choáng đầy ống chuyển động trong ống dẫn: trở lực ma sát và trở lực cục bộ

2.1.Tr l c ma sát ở lực ma sát ực ma sát

- Trở lực do ma sát được kí hiệu hms và được tính theo công thức sau:

Hf = f L V2

D 2 g

Trong đó : 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 của chất lỏng ta dựa vào chuẩn số Reynolds

Re = V ρ D td

µ

Hcb = k v

2

2 g

Trong đó : V : vận tốc dòng chảy (m/s)

k : Hệ số trở lực cục bộ ,

2.2.Đo l u l ưu lượng theo nguyên tắc chênh áp biến thiên ưu lượng theo nguyên tắc chênh áp biến thiên ợng theo nguyên tắc chênh áp biến thiên ng theo nguyên t c chênh áp bi n thiên ắc chênh áp biến thiên ến thiên

Màng chắn và Ventury là hai dụng cụ đo lưu lượng dựa vào nguyên tắc khi dòng lưu chất qua tiết diện thu hẹp đột ngột thì xuất hiện độ chênh áp suất trước và sau tiết diện thu hẹp

Trang 3

Áp dụng phương trình Bernoloulli ta có mỗi quan hệ giữa lưu lượng và tổn thất áp suất qua màng chắn, Ventury theo công thức:

Q = C

A2

√1−(A2

A1)

2√2 g ∆ P

γ

Trong đó: Q: lưu lượng của dòng chảy, m3/s

C: hệ số hiệu chỉnh, Cm cho màng chắn, Cv cho ventury

A1: tiết diện ống dẫn, m2

A2: tiết diện thu hẹp đột ngột, m2

∆P : chênh lệnh áp suất , Pa

γ : Trọng lượng riêng của lưu chất (nước) ,N/m3

2.3 Ống Pitto ng Pitto

Dùng ống Pitto ta có thể đo được áp suất toàn phần và áp suất tĩnh, từ đó có thể xác định được áp suất động:

V = √(Ptp−Pt )2

ρ Trong đó : V : Vận tốc dòng chảy (m/s)

Ptp : Áp suất toàn phần (Pa)

Pt : Áp suất tĩnh (Pa)

3.TRANG THI T B , HÓA CH T ẾT Ị, HÓA CHẤT ẤT

Bảng 1: Kích thước ống dẫn bằng đồng.

STT Tên gọi Đường kính ngoài (mm) Đường kính trong (mm)

Bảng 2: Kích thước màng chắn, ventury, đột thu, đột mở.

Đường kính lỗ (mm)

Màng chắn Ventury Ống dẫn Pitot Đột thu Đột mở

4.CÁC B ƯỚC TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM C TI N HÀNH THÍ NGHI M ẾT ỆM

4.1.Xác đ nh t n th t ma sát c a ch t l ng v i thành ng tr n ịnh tổn thất ma sát của chất lỏng với thành ống trơn ổn thất ma sát của chất lỏng với thành ống trơn ất ma sát của chất lỏng với thành ống trơn ủa chất lỏng với thành ống trơn ất ma sát của chất lỏng với thành ống trơn ỏng với thành ống trơn ới thành ống trơn ống trơn ơn.

 Các bước tiến hành thí nghiệm cho ống trơn ∅ 16

 Mở hoàn toàn van 6 (van lưu lượng) , mở van 2, đóng các van còn lại trên mạng ống

 Kiểm tra nguồn điện, bật công tắc bơm cho nước chảy vào trong mạng ống

Trang 4

 Thay đổi độ mở của van 6 bốn lần, ứng với từng độ mở của van đo lưu lượng và tổn thất áp

suất trên đường ống trơn ∅ 16.

 Ứng với mỗi lưu lượng đọc độ chênh áp, ghi nhận kết quả

 Mở hoàn toàn van 6 (van lưu lượng), mở van 3, đóng các van còn lại trên mạng ống

 Các bước tiến hành thí nghiệm cho ống nhám ∅ 27

suất trên đường ống nhám ∅ 27.

4.2.Xác đ nh tr l c c c b ịnh tổn thất ma sát của chất lỏng với thành ống trơn ở lực ma sát ực ma sát ục bộ ộ

 Các bước tiến hành thí nghiệm với vị trí đột thu

 Mở công tắc bơm cho nước chảy vào mạng ống Thay đổi độ mở của van 6 bốn lần ở các

độ mở khác nhau

 Các bước tiến hành thí nghiệm cho vị trí đột mở

 Mở công tắc bơm cho nước chảy vào mạng ống Thay đổi độ mở của van 6 bốn lần ở các độ

mở khác nhau

 Các bước tiến hành thí nghiệm cho vị trí đột mở

 Mở công tắc bơm cho nước chảy vào mạng ống

 Thay đổi độ mở của van 6 bốn lần ở các độ mở khác nhau

4.3.Đo l u l ưu lượng theo nguyên tắc chênh áp biến thiên ưu lượng theo nguyên tắc chênh áp biến thiên ợng theo nguyên tắc chênh áp biến thiên ng d a vào đ chênh áp ực ma sát ộ

 Các bước tiến hành thí nghiệm

 Mở hoàn toàn van 6 (van lưu lượng)

 Mở hoàn toàn van 2,3,4 trên ống trơn ∅16, ∅ 21, ∅ 27.

 Bật công tắc bơm cho nước chảy vào mạng ống

 Thay đổi độ mở của van 6 bốn lần ở các độ mở khác nhau

Trang 5

 Ứng với mỗi lưu lượng đọc độ chênh áp (2 nhánh áp kế của cả 3 vị trí: màng chắn, ventury

và ống Pito), ghi nhận kết quả

5.K T QU THÍ NGHI M VÀ S LÝ S LI U ẾT Ả THÍ NGHIỆM VÀ SỬ LÝ SỐ LIỆU ỆM Ử LÝ SỐ LIỆU Ống Pitto ỆM

5.1.K t qu thí nghi m ến thiên ả thí nghiệm ệm.

Thí nghiệm 1: Xác định tổn thất ma sát của chất lỏng với thành ống trơn.

Đường kính

Thí nghiệm 2 :Xác định trở lực cục bộ

(l/phút)

Tổn thất áp suất thực tế

Đột thu ở

ống trơn ∅16

Đột mở ở

ống trơn ∅16

Trang 6

Thí nghiệm 3: Đo lưu lượng dựa vào độ chênh áp

(l/phút)

Tổn thất áp suất thực tế

Màng chắn

Ventury

Ống Pitot

5.2.L p công th c tính ập công thức tính ức tính

Bảng 1 : Xác định tổn thất ma sát của chất lỏng với thành ống trơn.

- Ta có vận tốc dòng chảy: V = Q(lưu lượng)

F (tiết diệncủa ống) (m/s )

F = πDD

2

4 (m

2),

Q=

Q( l

ph)

1000 60 (m3/s)

- Chuẩn số Re : Re = V ρ D td

µ

Trong đó : ρ là khối lượng riêng của lưu chất, ρ H2O = 1000 kg/m2

µ là độ nhớt động lực học của lưu chất (kg/ms) ,

µ H2O (250C) = 8,937 10-4 kg/ms Dtd : đường kính tương đương (m) , đường kính trong của ống

V : vận tốc của dòng chảy ( m/s)

Dựa vào Re => hệ số ma sát f

Trang 7

Hf = f LV2

2 gD 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 2 : Xác định trở lực cục bộ

- Ta có vận tốc dòng chảy: V = Q(lưu lượng)

F (tiết diệncủa ống) (m/s )

F = πDD2

4 (m

2), Q =

Q( l

ph)

1000 60 (m3/s)

- Hệ số trở lực cục bộ

k = ∆ p tt Pđ

Trong đó: ∆ p tt là tổn thất áp suất thực tế ( đo được trên máy)

Pđ : áp suất động , Pđ ¿ V2

2 g

Bảng 3 : Xác định hệ số lưu lượng của màng chắn,Ventury.

- Hệ số k

k =

A2

√1−(A2

A1)

2√2 g γ Trong đó: A1: tiết diện ống dẫn, m2

A2: tiết diện thu hẹp đột ngột, m2

γ : Trọng lượng riêng của lưu chất (nước) ,N/m3

- Cm = Q

k√∆ P v

Bảng 4 : Xác định lưu lượng dòng chảy qua ống bằng màng chắn,Ventury.

Để tính được lưu lương lý thuyết trước hết ta phải tính được sự chênh lệnh áp lý thuyết theo công thức sau:

∆ p¿= V2

2 g

Sau khi có được chênh lệch áp lý thuyết từ đó ta tính ngược lại lưu lượng theo công thức sau:

Trang 8

Q¿=C A2

√1−(A2

A1)

2√2 g ∆ P¿

γ =C K ∆ P¿

Bảng 5: Xác định lưu lượng dòng chảy qua ống bằng ống Pitot

V = √2 ∆ P tt

ρ (m/s), Qlt = VF (F : là tiết diện ống Pitot, m

2)

5.3 X lý s li u ử lý số liệu ống trơn ệm.

Bảng 1: Xác định tổn thất ma sát của chất lỏng với thành ống trơn.

Đường

kính ống

(mm)

Đường kính tương đương của ống (m)

Lưu lượng

s)

Vận tốc dòng chảy

Chuẩn

suất thực tế

Tổn thất áp suất lý thuyết

∅27

(nhám)

Ta tính thử ở ∅16 dòng 1:

F = πDD2

4 = πD 0.01

2

4 = 7,85 x 10

-5 (m2), Q =

Q( l

ph)

1000 60 =

6 1000 60 = 1 x 10-4 (m3/s)

=> Vận tốc dòng chảy: V = Q

F =

10−4

7,85 10−5 = 1.27 (m/s )

=> Re = V ρ D td

1,27 1000 0,01

¿

8,937 10−4 ¿ = 14,254

Trang 9

Do hệ số Re < 100000 nên hê số ma sát :

f = ¿ = ¿ = 0,028

 Hf = f LV

2

2 gD trong đó : L là chiều dài của ống , Lống = 1,2 m

Hf = 0,028 1,2 1,27

2

2 9,81 0,01 = 0.277 (mH2O)

Bảng 2 :Xác định trở lực cục bộ

Vị trí

Đường kính ống (m)

Lưu lượng

Tổn thất

áp suất thực tế

Vận tốc dòng chảy

Áp suất động

Hệ số trở lực cục bộ k

Đột thu ở

ống trơn ∅16

Đột mở ở

ống trơn ∅16

Van 5

 Tính toán mẫu vị trí đột thu ở ống trơn ∅16 dòng 1:

F = πDD2

4 = πD 0.01

2

4 = 7,85 x 10

-5 (m2), Q =

Q( l

ph)

1000 60 =

6 1000 60 = 10-4 (m3/s)

 Vận tốc dòng chảy: V = Q

F =

10−4

7,85 10−5 = 1,274 (m/s )

 Pđ ¿ V2

2 g = 1,274

2

2.9,81 = 0,083 (mH2O)

 k = ∆ p tt

Pđ =

0,092 0,083 =1,108.

Bảng 3: Đo lưu lượng dựa vào độ chênh áp

Đường kính ống

(m)

Tổn thất áp suất thực tế ( Pa )

Hệ số k

Màng chắn

Trang 10

1 1 0,016 294.3 1,1043 0,528

Ventury

Đổi đơn vị : : 1mH2O = 9810 Pa => 0.03mH2O = 294.3 Pa

Tính toán :

A1 =πD(21 10¿¿−3)

2

4 ¿ = 3,46 10

-4 m2 (Đường kính ống dẫn 0.021m)

A2 = πD(16 10¿ ¿−3)

2

4 ¿= 2,01 10

-4 m2

 Hệ số k : k =

A2

√1−(A2

A1)

2√2 g γ =

2,01 10−4

√1−(2,01 10−4

3,46 10−4)

2√2 9,819810 = 1,1043 10-5

Với : γ H2O = 9810 N/m3 , g = 9,81 m/s2

 C = Qthuc te

k√∆ P m =

10−4

1,1043 10−5√294,3 = 0,528.

 Cm (TB) = 0,509

 Cv (TB) = 0,538

Bảng 4 : Xác định lưu lượng dòng chảy qua ống bằng màng chắn, Ventury.

kính ống (m)

Vận tốc dòng chảy ( m/s)

∆ Plý thuyết

(Pa)

Lưu lượng Q

lý thuyết

Lưu lượng

Q thực tế

Màng chắn

Ventury

Trang 11

 Tính toán : dòng 1 Màng chắn

F = πD 0,0162

4 = 2,01 10

-4 m2

 V = Q thực tế

F (tiết diệnống màng chắn , ventury ) =

10−4

2,01 10−4 = 0,498 (m/s)

 ∆ P¿= V2

2 g = 0,498

2

2 9,81 = 0,0127mH2O = 124 Pa (1 mH2O = 9810 Pa)

Qlt (màngchắn)= C m(TB) K ∆ P¿ = 0,509 (1,1043 10-5) 124 = 0,6.10-4 m3/s (dựa vào k,Cm

(TB), ởbảng 3)

Qlt (ventury)= C v(TB) K ∆ P¿ = 0,538 (1,1043 10-5) 124 = 0,7.10-4 m3/s (dựa vào k, Cv(TB) ở bảng 3)

Bảng5 : Xác định lưu lượng dòng chảy qua ống bằng ống Pitot

ST

T

Đường kính ống pitot (m)

∆ Pthực tế

(Pa)

Vận tốc dòng chảy (m/s)

Lưu lượng lý thuyết

Lưu lượng thực tế

V = √2 ∆ P tt

ρ = √2 49,051000 = 0.313 m/s (ρH2O = 1000 kg/m

3)

Fpitot = πD¿ ¿ = 4,906.10-4 m2

 Qlt = VFpitot = 0,313 4,906 10-4 = 1,53 10-4 m3/s

5.4.Đ th th hi n m i quan h ồ thị thể hiện mỗi quan hệ ịnh tổn thất ma sát của chất lỏng với thành ống trơn ể hiện mỗi quan hệ ệm ỗi quan hệ ệm.

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

∅16

vận tộc dòng chảy m3/s

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1

∅21

Trang 12

0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

∅27 trơn

0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0

0.02 0.04 0.06 0.08 0.1

∅27 nhám

Đồ thị 1: Mỗi quan hệ giữa tổn thất áp suất thực tế (mH 2 O) với vận tốc dòng chảy (m/s)

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

∅16

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14

∅21

0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6

0

0.01

0.02

0.03

∅27 trơn

0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0

0.01 0.02 0.03 0.04 0.05

∅27 nhám

Đồ thị 2: Mỗi quan hệ giữa tổn thất áp suất lý thuyết (mH 2 O) với vận tốc dòng chảy (m/s)

Trang 13

0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 2.20

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

Lưu lượng thực tế ( m3/s) x10 ^-4

0 0 0 0.01 0.01 0.01 0.01

∆𝐏 thực tế với Q thực tế của van 5

lưu lượng thực tế m3/s x10^-4

Đồ thị 3: Mỗi quan hệ giữa hệ số trở lục cục bộ và tổn thất áp suất thực tế với lưu lượng thực tế (m 3 /s, x 10 -4 ) của van 5

0

1

2

3

4

5

∆𝐏 thực tế với Q lý thuyết

đọ chênh áp thực tế (Pa)

0 0.5 1 1.5 2 2.5

∆𝐏 thực tế với Q thực tế

Độ chênh áp thực tế (Pa)

Đồ thị 4: Mỗi quan hệ giữa lưu lượng lý thuyết (m 3 /s, x10 -4 )và lưu lượng thực tế (m 3 /s, x10 -4 ) với

độ chênh lệch áp thực tế (Pa) của MÀNG CHẮN.

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 1 2 3 4 5

độ chênh áp thực tế (Pa)

Đồ thị 5: Mỗi quan hệ giữa lưu lượng lý thuyết (m 3 /s, x10 -4 )và lưu lượng thực tế (m 3 /s, x10 -4 ) với

độ chênh lệch áp thực tế (Pa) của VENTURY.

Trang 14

0 50 100 150 200 250 300 350 400

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5

độ chênh áp thực tế (Pa)

Đồ thị 6: Mỗi quan hệ giữa lưu lượng thực tế (m 3 /s, x10 -4 ) và lưu lượng lý thuyết (m 3 /s, x10 -4 ) đối với độ chênh lệch áp thực tế (Pa)của ỐNG PITOT.

6 ĐÁNH GIÁ K T QU VÀ NH N XÉT ẾT Ả THÍ NGHIỆM VÀ SỬ LÝ SỐ LIỆU ẬN 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 hơn tổn thất áp suất lý 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 chênh áp (màng chắn, 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 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

Định dạng
Số trang	15
Dung lượng	97,73 KB