BÀI TẬP THỦY LỰC TẬP 1

TR N G I H C THY Ll_ PGS TS HONG VN QUí - GS TS NGUYấN CNH CM Bi Thu lc TP (Tỏi bn) NH XUT BN XY DNG H N ễ I -2 1 LI NểI U Qun Bi thy lc xut bn ln u vo nm 1973 Ni dung ca nú tng ng vi ni d ung cun Giỏo trỡnh thy lc xut bn nm 1968, 1969 Cun Bi thy lc ú c son thnh hai tp: Tp I ng N guyn cnh cm v Hong Vn Quý biờn son, ng Hong Vn Quý ch biờn Tp II cỏc ng N guyn Cnh cm, Lu Cụng o, N guyn N h Khuờ v Hong Vn Quý biờn son, dng Nguyn Cnh cm ch biờn Cun Giỏo trinh thy lc ó c tỏi bn (ln th ba) cú sa cha v h sung cng n h sp xp li sụ'chng cho mi tng ng vi cun giỏo trỡnh ú, ln tỏi bn th hai ny cun B i Thy lc cng c sa cha v h sung L n tỏi hỡỡ ny ng N guyn Cnh cm chu trỏch nhim v c chia lm hai dng ng vi hai ca cun Giỏo trinh thy lc tỏi bn ln th ba) Tp I gm chng t chng I ti chng IX; IIg m 10 chng t chng X t chng XIX Trong quỏ trinh chun b cho vic tỏi bn, B m ụn Thy lc Trng i hc Thy li ó úng gúp nhiu ý kin quý bỏu Chỳng tụi xin chõn thnh cm n cỏc bn Chỳng tụi mong nhn c nhiu ý kin nhn xột ca bn c N h ng ngi biờn son 5/2005 Chng NHNG TNH CHT c I BN CA CHT LNG V CHT KH I TểM TT Lí TH U Y T C hớ lng v cht kh (gi chung l cht chy) khỏc vi cht rn ch cú tớnh chy Gia cht lng v cht khớ cng cú s khỏc nhau: cht lng hu nh khụng nộn c (th tớch khụng thay i) v cú h s gión vỡ nhit rt bộ, cũn cht khớ cú th tớch thay i m t phm vi ln ỏp sut v nhit thay i; vỡ th ngi ta cũn gi cht lng l cht chy khụng nộn c Nhng kt lun i vi cht lng cú th dựng cho c cht khớ ch trng hp; tc cht khớ khụng ln (v < lOOm/ớ) v phm vi hin tng ta xột cú ỏp sut v nhit thay i khụng ỏng k Trong phm vi sỏch ny ta ch xột nhng v cht lng Trng lng riờng (y) l trng lng ca n v th tớch cht chy; n v l N ln? Khi lng riờng (p) l lng ca cm v th tớch cht chy, om v l kgrn^ Gia i lng Y v p cú quan h; y = p g hay p = - g ú: g l gia tc trng trũỡig (g = 9,8 Iw //) (1-1) Thụng thng i vi nc, ta ly y = 9810N/m^, p = 1000 k g /m \ Tr sụ' y v p ca nc v khụng khớ cho ph lc 1-1 H s co th tớch ( p biu th s gim tcớng i ca th tớch cht chy w ỏp sut p tng lờn cfn v: Thụng thng i vi nc cú th coi ô 0, tc coi nc l khụng nộn dc i (N/m^) gi l mụun n hi Trong hin tng nc va lng nghch o K = Pw (chng V II) phi coi nc l nộn c; lỳc ú thng ta ly: K s lO V / m ^ p, s ,1 - 'V ^ //V H s gión vỡ nhit ( p j ) biu th s bin i tng i ca th tớch cht chy w nhit thay i 1C: (1-3) i vi cht khớ, nhit thay i t T | n T 2(K), ỏp sut thay i t Pi n P ; cỏc i lng Y v p thay i theo phng trỡnh trng thỏi tnh nh sau; 72 = Yi P Ti Pi 'T -4) P2= Pl ph lc 1-1 cho tr s trng lng riờng ca nc v khụng khớ ng vi cỏc nhit khỏc i vi cht lng, p I rt v thụng thng ta coi cht lng khụng co gión di tỏc dng ca nhit Tớnh nht ca cht lng úng vai trũ rt quan trng vỡ nú l nguyờn nhõn sinh ln tht nng lng cht lng chuyn ng D o cú tớnh nht m gia cỏc lp cht lng chuyn ng toớng i vi cú lc m a sỏt gi l ma sỏt T (hay lc ni ma sỏt); lc ny c biu th bõng nh lut Niutri (1686): T = ^iS - ) dn ú: s - din tớch tip XUC gia cc lp cht (1-5) long; u = f(n) - tc (n l phofng thng gúc vi phng chuyn ng); du dn = f(n ) - gradien tụ'c theo phng n (hỡnh l- ỡ) \ |a- h s nht ng lc, cú n v N s ln t hay kg/s.m-, cfn v ng vi 0,1 N.s/m^ gi l poaz i lng: ( 1-6 ) gi l ng sut tip (hay ng sut ma sỏt) H s: v = (rn'ls) (1-7) p ú p - lng riờng; V c gi l h s nht ng hc n v cm 'Is dc gi l stc Do cu to ni b ca cht lng v cht khớ khỏc nờn nhit tng ln, h s nht ca cht khớ s tóng lờn, cũn ca cht lng li gim xung: Hỡnh 1-1 i vi khớ: 1+ c a-8) "t ú: - nht ca khớ 0C; T- nhit tuyt i (K); c - hng s, ly nh sau: khụng khớ c - 114; khinh khớ - 74; khớ CO - 260; hi nc - 673 i vi nc: V = l 0,01775 2/ /ô , (cm ys) (1-9) + 0,0337t + 0,00022 It^ ú: t - nhit nc (đC) ph lc 1-2 cho tr s V ca nc v khụng khớ ng vi cỏc nhit khỏc Trong thc t, h s nht V cũn biu th bng Engle (^E), i n v cm^/s theo h thc: V = 0,0731 E - , (cm^/sj (1-10) "E C ỏc lc tỏc dng vo cht chy cú th chia lm loi: Ăc lng (hay lc th tớch) v lc mt Lc m t tỏc d n g lờn cỏc m t bao quanh cht chy ta xột (vớ d: ỏp lc, phn lc ca thnh rn, lc m a sỏt) M un tớnh lc m t cn bit lut phõn bụ' ca nú trờn m t cn tớnh Lc lng tỏc dng lờn tng phn t cht lng (vớ d: trng lc, lc quỏn tớnh) M un tớnh lc lng phi bit lut phõn b ca gia tc lc th tớch cht lng ta xột Gi lc l F thỡ thnh phn ca nú tớnh nh sau: F x = mX Fy=m Y (1-11) F ^= m Z ú: m - lỡỡg; X, Y, z - hỡnh chiu ca gia tc lc lờn trc ta H thng n v: Theo bng ofn v o lng hỗfp phỏp ca nc Cng hũa xó hi ch ngha Vit N am , cỏc n v ly nh sau: chiu di: m ột (m); thi gian; giõy (ớ); kilogam (kgy, lng; lc, ỏp lc, trng lng; niuln (N); \N = ^ 9,81 kG ỏp sut, ng sut: N,'m^ v.v II - BI TP l T r n g lng riộng, khúi lng riờng Bi 1-1 Trng lng riờng cỳa nc l y = 9S0N/m-'\ tớnh lng riờng cỳa nú V Gii: in p =^ % VO1 = 1000 kg/m^ B i 1-2 Khi lng riống cỳa thỳy ngõn l Pin = 13600 kg lm \ tớnh trng lng riờng ca nú: / = p ,ng = 13600 X 9,81 = 133500 Nlm' Gii: B i 1-3 So sỏnh lng nờng cỳa khụng khớ nhit t = I v V v ỏp sut p = l m m ct thy ngõn vi lng riờng ca nc (ly - 1000:^/w') Gii: lng riờng ca khụng khớ: p 273 + 15 760 273+15 27? + t'*C 760 273 + 17 pLi , = 1,217 X ẻ - - X - - = x - X - - = 760 tý s: k= , ,192 k m ^ ^ 840 Pkk 192 Bi 1-4 Tý trng ca nc bin l = 1,03 Tớnh trng lng nờng v lng riờng ca nú: 10104,3 A / W ; ỏp s: Bi 1-5 Xỏc inh = OOkg/m' lng riờng cỳa mt chi khớ 800c , nu di ỏp suõỡ 160mm ct thy ngõn v nhit ũ o ^ c trng lng riờng nú l y = \ J6 N lm ^ Dỏp s: p = 0,332 kglm^ Bớ nờn 1-6 Nhit cỳa mt cui ng dn, nhit chói khớ khớ ch u ng dn l 900c Do dc lm ngui cho cũn 500đc Xỏc nh khilng riờng ca khớ u v cui ng dn nu ỏp sut gi khụng i v trng lng riờng ca khớ 0*^c l = \2 A lN lm \ ỏp s: = 0,298 kglm '- = 0,45 klm' Tớnh thay i th tớch Bi 1-7 Tớnh m ụun n hi ca nc, nu tng ỏp sut lờn 5at, th tớch nc ban u l w = 4nP s gim i ỡdrri^ Gii: B i 1-8 Th lớch nc s gim i m t lng bao nhiờu ỏp sut t ỡa t lờn lO lar, nu th tớch ban u w = d m \ Cho bit ^ = 5,1.10 ' V / N Gii: A W = p ^ W A p = ,l ' X 0,05 x(101 - 1) X 9,81.1 = 0,00025/71^ = 0,25^/ô^ B i 1-9 Khi em thớ nghim thy lc m t ng cú ng kớnh d = AOOmm v chiu di / = 2000/n, ỏp sut nc ng tng lờn n A5at M t gi sau, ỏp sut gim xung ch cũn 40/ Cho bit p ^ = 5,1.10 m^lN B qua s bin dng ca ng, tớnh xem th tớch nc ó r ngoi l bao nhiờu ? tỡỏ p s : W = 62,8dm^ li i 1-10 m t m ỏy dựng kim tra cỏc ỏp k, m t cú ren ngang ng kớnh d = Acm v bc rng t = 1,2cm c cm vo bỡnh tớch nng hỡnh tr trũn qua M m t l kớn H ỡnh tr c h a y n c , cmg kớnh D = c m , c h i u c a o H = 20cm H s co th tớch ca nc ly l p ^ = 5.10 Coi thnh ZZ2L hỡnh tr l khụng bin dng, xỏc nh ỏp sut ca nc sau vũng ca ỏp s: A p = 107 at ô10 ,5 ^ N/m^ Bi 1-10 B i 1-11 M t b cha y du di ỏp sut 5at Khi thỏo ngoi 40lớt du, ỏp sut b gim xung ch cũn lat Xỏc nh dung tớch ca b cha, nu h s co th tớch ca du l = 7,55.10'' m/N ỏp s: w = 135m^ Tớnh nhút B i 1-12 Xỏc nh h s nht ng ca du ( y = 8829 N/m^) t = c, nu = 0,00588 N s /m \ , K jió i: V = )i fig = y 0,00588x9,81 = -^ 8829 = , ' 0,064(cm^/s) B i 1-13 T ớnh ng sut tip ti mt ca m t ng dn nhiờn liu, cho bit: - H sụ' nht ng V = 7,25.10' ^m^ls - K hi lng riờng p = 932 kglm^ - G radien lu tc = dn s Gii: H s nht ng lc ca nhiờn liu: = v p = 7,25.10'^ X 932 = ,1 N s m \ ỳ h g sut tip ti m t ca ng; X= ^ i = 6,77.10' ^ X = 0,27 Nlm^ dn B i 1-14 X ỏc nh h s nht ng lc ca khụng khớ 150c, nu 0C: = Q,\2>lcm^ls; y