MH 22 GIÁO TRÌNH THỦY KHÍ HOÀN THIỆN NGÀY 24 5 13

1 BỘ LAO ĐỘNG - THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI TỔNG CỤC DẠY NGHỀ GIÁO TRÌNH Tên môn học: Cơ sở thuỷ khí máy thuỷ khí NGHỀ: KỸ THUẬT MÁY LẠNH VÀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG NGHỀ Ban hành kèm theo Quyết định số:120 /QĐ –TCDN ngày 25 tháng năm 2013 Tổng cục trưởng Tổng cục dạy nghề Hà Nội, Năm 2013 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN: Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thông tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI NÓI ĐẦU Giáo trình “Cơ sở thuỷ khí máy thuỷ khí “ biên soạn dựa chương trình môn học môn “Cơ sở thuỷ khí máy thuỷ khí” giảng dạy cho khối CAO ĐẲNG NGHỀ, TRUNG CẤP NGHỀ dành cho ngành kỹ thuật đặc biệt cho ngành KỸ THUẬT MÁY LẠNH VÀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ Nhằm giúp sinh viên có tài liệu học tập dùng tài liệu để tham khảo tính toán tổn thất lượng cho mạng nhiệt, tính toán công suất bơm quạt máy nén Giáo trình gồm có: Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG VÀ NHỮNG TÍNH CHẤT VẬT LÝ CƠ BẢN CỦA CHẤT LỎNG Chương 2: THỦY TĨNH HỌC Chương 3: THỦY ĐỘNG LỰC HỌC Chương 4: TỔN THẤT NĂNG LƯỢNG Chương 5: MÁY THỦY KHÍ Xin chân thành cảm ơn môn CÔNG NGHỆ NHIỆT ĐIỆN LẠNH thuộc trường CĐKT CAO THẮNG giúp hoàn thiện giáo trình Tài liệu biên soạn khỏi thiếu sót Rất mong bạn đọc góp ý kiến để tài liệu hoàn thiện Chân thành cảm ơn Tp.HCM, tháng 06 năm 2012 Tham gia biên soạn Chủ biên: LÊ ĐÌNH TRUNG VŨ KẾ HOẠCH NGÔ THỊ MINH HIẾU MỤC LỤC ĐỀ MỤC TRANG Lời nói đầu: Mục lục CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC: CƠ SỞ THỦY KHÍ VÀ MÁY THỦY KHÍ Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG VÀ NHỮNG TÍNH CHẤT VẬT LÝ CƠ BẢN CỦA CHẤT LỎNG Đối tượng ứng dụng môn học học chất lưu 1.1 Đối tượng 1.2 Nhiệm vụ thủy tĩnh học 1.3 Ứng dụng 1.4 Phương pháp nghiên cứu môn học 10 Các tính chất chất lưu 10 2.1 Tính chất chung 10 2.2 Khối lượng riêng – Trọng lượng riêng tỷ trọng 10 2.3 Tính nhớt 12 2.4 Tính giãn nở- tính nén 14 Khái niệm chất lỏng lý tưởng 16 Các loại lực tác dụng lên chất lỏng 16 4.1 Lực bề mặt 16 4.2 Lực khối 17 BÀI TẬP CHƯƠNG 17 TRẮC NGHIỆM CHƯƠNG 17 Chương 2: THỦY TĨNH HỌC 20 Áp suất thủy tĩnh 20 1.1 Khái niệm 20 1.2 Trạng thái tĩnh 21 1.3 Áp suất thủy tĩnh 21 1.4 Các đơn vị đo áp suất 21 1.5 Hai tính chất áp suất thủy tĩnh 22 Phương trình Ơle 22 2.1 Phương trình vi phân cân chất lỏng tĩnh (Ơle thủy tĩnh) 22 2.2 Phân tích phương trình Ơle thủy tĩnh 23 2.3 Ứng dụng phương trình trường hợp tĩnh tuyệt đối 23 2.4 Ý nghĩa phương trình 23 Các toán ứng dụng 24 3.1 Mặt đẳng áp 24 3.2 Các áp suất 3.3 Các dụng cụ đo áp Định luật Pascal Chuyển động bình chứa chất lỏng phẳng với gia tốc không đổi 5.1 Hàm phân bố áp suất 5.2 Phương trình mặt đẳng áp 5.3 Nhận xét Chất lỏng bình trục chuyển động quay với vận tốc góc ω = const 6.1 Hàm phân bố áp suất 6.2 Phương trình mặt đẳng áp 6.3 Nhận xét Lực tác dụng chất lỏng lên vật đặt chất lỏng 7.1 Mặt phẳng 7.2 Mặt cong Vật đặt chất lỏng ổn định – vật 8.1 Định luật Acsimet 8.2 Vật đặt chất lỏng 8.3 Vật BÀI TẬP CHƯƠNG TRẮC NGHIỆM CHƯƠNG Chương 3: THỦY ĐỘNG LỰC HỌC Khái niệm chung 1.1 Các thông số 1.2 Đặc tính động học chất lỏng 25 27 29 30 30 31 31 31 31 32 33 33 33 34 35 35 35 36 37 38 41 41 41 42 1.3 Phân loại chuyển động 44 Phương trình liên tục 45 2.1 Phương trình liên tục dòng nguyên tố 45 2.2 Phương trình liên tục toàn dòng 46 Phương trình chuyển động 46 3.1 Phương trình Ơle thủy động 3.2 Phương trình Navier – Stoke Phương trình Becnully 4.1 Phương trình Becnully cho dòng nguyên tố chất lỏng lý tưởng 46 47 48 chuyển động ổn định 4.2 Mở rộng phương trình cho toàn dòng 4.3 Vận dụng phương trình Becnully vào ống pitto ống ventury Ý nghĩa phương trình Becnully 5.1 Về mặt lượng 5.2 Về mặt hình học TRẮC NGHIỆM CHƯƠNG Chương 4: TỔN THẤT NĂNG LƯỢNG Khái niệm chung 1.1 Tổn thất lượng 1.2 Tổn thất dọc đường 1.3 Tổn thất cục Thí nghiệm Reynolds 2.1 Thí nghiệm Reynolds 2.2 Phân loại trạng thái chảy 2.3 Số Reynolds Tổn thất dọc đường (hđ) 3.1 Đặc điểm tổn thất dọc đường 48 49 50 53 53 53 53 56 56 56 57 57 57 57 58 58 59 59 3.2 Hệ số ma sát λ 60 3.3 Công thức tính hệ số ma sát λ Tổn thất cục ( hc) 4.1 Đặc điểm tổn thất cục 61 62 62 4.2 Hệ số tổn thất cục 63 Tính toán thủy lực 5.1 Phân loại đường ống thủy lực 5.2 Tính toán đường ống đơn giản 5.3 Tính toán đường ống phức tạp BÀI TẬP CHƯƠNG TRẮC NGHIỆM CHƯƠNG Chương 5: MÁY THỦY KHÍ Định nghĩa 1.1 Bơm 1.2 Quạt 1.3 Máy nén Phân loại Các thông số máy thủy khí 3.1 Cột áp 65 65 66 67 69 72 75 75 75 75 75 76 77 77 3.2 Lưu lượng 3.3 Công suất – Hiệu suất BÀI TẬP CHƯƠNG TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 77 80 83 TÊN MÔN HỌC: CƠ SỞ THỦY KHÍ VÀ MÁY THỦY KHÍ Mã môn học: MH 22 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trò môn học: + Môn Cơ sở thủy khí máy thủy khí môn học liên quan đến khối môn kỹ thuật sở thường bố trí học từ học kỳ II năm thứ chương trình đào tạo ngành kỹ thuật có ngành kỹ thuật máy lạnh điều hòa không khí + Môn sở thủy khí máy thủy khí môn học sở quan trọng, giúp cho học sinh, sinh viên tiếp thu môn học chuyên ngành cách dễ dàng đồng thời học tập mô đun bơm quạt máy nén + Là môn học bắt buộc Mục tiêu môn học: - Phân tích tính chất học, vật lý lưu chất trạng thái tĩnh - Ứng dụng tính toán thông số lưu chất trạng thái tĩnh - Phân tích tính chất học, vật lý lưu chất trạng thái chuyển động - Ứng dụng tính toán thông số lưu chất trạng thái chuyển động - Phân tích tính toán dòng chảy chất lỏng - Phân loại máy thủy lực - Thông số làm việc máy thủy lực Nội dung môn học: STT I Thời gian Thực Kiểm tra* Tổng Lý hành (LT số thuyết tập TH) Khái niệm chung tính chất vật lý chất lỏng Đối tượng ứng dụng 0.5 0.5 môn học học chất lưu Các tính chất 2.5 1.5 chất lưu Khái niệm chất lỏng lý 0.5 0.5 tưởng Các loại lực tác dụng lên 0.5 0.5 chất lỏng Tên chương/ mục II III IV V Thủy tĩnh học Áp suất thuỷ tĩnh Phương trình Ơle Các toán ứng dụng Định luật Pascal Chuyển động bình chứa chất lỏng phẳng với gia tốc không đổi Chất lỏng bình trục chuyển động quay với vận tốc không đổi Lực tác dụng chất lỏng lên vật đặt chất lỏng Vật đặt chất lỏng ổn định – vật Thủy động lực học Khái niệm chung Phương trình liên tục Phương trình chuyển động Phương trình Becnully Ý nghĩa phương trình Becnully Tổn thất lượng Khái niệm chung Thí nghiệm Reynolds Tổn thất dọc đường Tổn thất cục 5.Tính toán thủy lực đường ống Máy thủy khí Định nghĩa Phân loại Các thông số máy thủy khí Cộng 1 0.5 0.5 0.5 1 0.5 0.5 0.5 1.5 0.5 0.5 0.5 0.5 1.5 0.5 0.5 0.5 0.5 1 4.5 0.5 0.5 1 1.5 0.5 0.5 0.5 0.5 1 1 30 20 2 1 3 10 CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG VÀ NHỮNG TÍNH CHẤT VẬT LÝ CƠ BẢN CỦA CHẤT LỎNG Mã chương: MH22 – 01 Giới thiệu: Chương cung cấp cho sinh viên học sinh kiến thức ban đầu môn học học chất lưu, tính chất chất lưu, phân tích lực tác dụng lên chất lỏng Mục tiêu: - Trình bày số tính chất vật lý, động học, động lực chủ yếu chất lỏng - Phân tích lực tác dụng lên chất lỏng - Tính toán lực bề mặt xét Nội dung chính: ĐỐI TƯỢNG VÀ ỨNG DỤNG CỦA MÔN HỌC CƠ HỌC CHẤT LƯU: Mục tiêu: Cung cấp cho học sinh sinh viên đối tượng nghiên cứu thủy khí, nhiệm vụ thủy khí, ứng dụng thực tế môn học phương pháp nghiên cứu tìm hiểu thủy khí thủy lực 1.1 Đối tượng: Môn học thủy khí hay gọi môn học học chất lưu Đối tượng nghiên cứu môn học chất lỏng chất lỏng theo nghĩa rộng, bao gồm chất lỏng thể nước- chất lỏng không nén (khối lượng riêng không thay đổi) chất lỏng thể khí (khối lượng riêng thay đổi) Thủy khí nghiên cứu quy luật cân chuyển động chất lỏng, thông thường giáo trình ta chia làm phần: Trạng thái tĩnh: nghiên cứu điều kiện cân chất lỏng trạng thái tĩnh Động học chất lỏng: nghiên cứu chuyển động chất lỏng theo thời gian, không kể đến nguyên nhân gây chuyển động 1.2 Nhiệm vụ thủy tĩnh học: Nghiên cứu ứng dụng có kết hợp lý đưa vào thực tiễn sống 1.3 Ứng dụng môn học này: Thủy khí động lực có ứng dụng rộng rãi ngành khoa học, kỹ thuật giao thông vận tải, hàng không, khí, nhiệt lạnh, công nghệ hóa học liên quan đến chuyển động chất lỏng, chất khí liên quan đến lưu chất: - Chất khí, (bị nén không bị nén ) - Chất lỏng: nước, dầu, cồn, kim loại nấu chảy - Hỗn hợp: khí + lỏng, khí + rắn, lỏng + rắn 77 b Đường ống phân phối liên tục Qff = q.l ( q: lưu lượng đơn vị dài) QM = Qv – Qff.x/l = Qf + Qff – Qff.x/l Tính tổn thất lượng dh dx ( coi lưu lượng không đổi dx) với ∑ζ = Qn  dx  dh = λ  Q +Qn − x  suy l  π g d  l hd = ∫ dh = π g λ dx   Q f +Q f Q ff − Q 2ff   d   Chính độ chênh lệch cột áp Ngoài tính toán thủy lực đường ống dài phức tạp dựa sở tính toán đường ống ngắn phức tạp bỏ qua ∑hc Bài tập chương 4: Nước chảy từ bình cao xuống thấp qua ống có đường kính d = 50mm, chiều dài L = 30m Xác định độ chân không mặt cắt x - x, độ chênh lệch mực nước hai bình H = 4.5m, chiều cao xi phông z = 2.5m, hệ số cản dọc đường λ = 0,028 , bán kính vòng R = 50mm, khoảch cách từ đầu ống đến mặt cắt x - x L1 = 10m Giải: 78 Viết phương trình Becnouly cho mặt cắt - & - Cho mặt cắt - làm chuẩn ta có: p1 α1v12 p2 α v22 z1 + + = z2 + + + hω (*) γ γ  z1 = H ; z = Chon α = α =  Trong :   p1 = p2 = pa v1 ≈ v2 ≈ Thay vào (*) ta :  L v H = hω =  λ + ∑ ξ   d  2g λ ⇒ v= gH L λ + ∑ξ d L 30 = 0,028 = 16,8 d 0,05 ∑ ξ = ξ1 + ξ + ξ + ξ + ξ + ξ = ξ1 + 4ξ + ξ =0,5 + 4.0,29 + = 2,66 gH 2.9,81.4,5 = = 2,13 ( m / s ) = v x Vậy : L 16 , + , 66 λ + ∑ξ d Viết phương trình Becnouly cho mặt cắt - & x - x Cho mặt cắt - làm chuẩn ta có: p α v2 p α v2 z1 + + 1 = z x + x + x x + hω x (**) γ 2g γ 2g v=  z1 = ; z = z x Chon α = α =  x Trong :   p1 = pa p2 = p x v1 ≈ v2 ≈ v x Thay vào (**) ta được: pa − p x v2 = L1 + x + hω x γ 2g λ pa − p x γ  L1  vx hωx =  λ + ∑ ξ   d  2g Mà hck = L1 10 = 0,028 = 5,6 Và d 0,05 ∑ξ = ξ ⇒ hck = z x + v x2 + hωx 2g + ξ =0,5 + 0,29 = 0,79 79 ⇒ hck = z x + v x2 2,132 + hω x = 2,5 + (1 + 5,6 + 0,79 ) = 4,21m 2g 2.9,81 Nước từ bình chứa A chảy vào bể chứa B, theo đường ống gồm hai loại ống có đường kính khác Biết z A = 13m, zB = 5m, L1 = 30m, d1 = 150mm, λ1 = 0.031 ,d2 = 200mm, L2 = 50m, λ2 = 0.029 Ống dẫn loại ống gang dùng, giả thiết nước ống khu sức cản bình phương Tính lưu lượng Q vẽ đường cột nước, đường đo áp đường ống Giải: Viết Phương trình Becnouly cho mặt cắt 1-1 & - 2, lấy - làm chuẩn ta có: p1 α 1v12 p α v 22 zA + + = zB + + + hωh γ γ  z1 = H ; z = hb Chon α = α =  Trong :   p1 = p = p a v1 ≈ v ≈ (1) Thay vào (1) ta : hω = Z A − Z B = 13 − = ( m )  L1  v12  L2  v 22    h = h + h = λ + ξ + ξ + λ + ξ Mặt khác : ω ∑ d ∑ c  1 2 3  2d  2g d g     Phương trình liên tục: A2 d 22 V1 A1 = V2 A2 ⇒ V1 = V2 = V2 Thay vào ta được: A1 d1  L  v2 d  L  v v  L  d hω =  λ1 + ξ1 + ξ  24 +  λ2 + ξ  =  λ1 + ξ1 + ξ   d1  g d1  d  g g  d1  d1 ghω ⇒ v2 =  L1  d   L   λ1 + ξ1 + ξ   +  λ 2 + ξ   d1  d1   d2    L   +  λ2 + ξ    d2  80 ξ1 = 0,5   d 2    150     (bể vào ống) ξ = 1 −    = 1 −    = 0,191 ξ = (ống bể) D 200         ⇒ v2 = 2.9,81.8 30 50   0,2    + 0,5 + 0,191 + 1  0,031  +  0,029 0,15 0,2    0,15   ( = 2,2863 ( m / s ) ) π d 22 3,14.0,2 Lưu lượng : Q = v = 2,2863 = 0,0718 m / s = 71,8 ( l / s ) 4 * Ngân hàng câu hỏi trắc nghiệm chương 4: TT CÂU HỎI Thế đơn vị là: a) z + p/ γ b) Có đơn vị m c) Thế đơn vị trọng lượng chất lỏng d) Các đáp án Công mà đơn vị trọng lượng chất lỏng có khả tạo áp suất là: a) p b) p/ γ c) 2gh d) Không có câu trả lời Hệ số hiệu chỉnh động năng: a) Có giá trị dòng chảy tầng b) Là tỉ số động thực động tính theo vận tốc trung bình c) Được đưa vào phân bố vận tốc không phần tử chất lỏng mặt cắt ướt d) Các đáp án Đường đo áp (z+p/ γ ) dọc theo đường ống tròn nằm ngang có đường kính không đổi: a) Luôn dốc lên theo chiều dòng chảy b) Luôn dốc xuống theo chiều dòng chảy c) Luôn đường d) Có thể tăng giảm tùy thuộc vào tổn thất đường ống Ống Ventury dụng cụ để đo: a) Lưu lượng tức thời ống b) Lưu lượng trung bình ống c) Vận tốc trung bình ống d) Vận tốc tức thời ống ĐÁP ÁN D B D B B 81 Điều sau điều kiện cần để áp dụng phương trình: C p v p v z1 + + = z + + α 2 + h w1−2 γ 2g γ 2g Điểm nằm đường dòng Tính theo áp suất dư Chất lỏng chuyển động dừng, không nén được, lực khối có trọng lực Chất lỏng nén Dòng chảy biến đổi dần a) , , b) , , c) , , d) , , Dòng chảy từ bể qua ống hình vẽ, xét ∆ p = pA - pB Ta có: A B A pa a) ∆ p > b) ∆ p < c) ∆ p = d) ∆ p dương hay âm phụ thuộc vào vận tốc dòng chảy qua ống Chuyển động ống tròn nằm ngang có đường đo áp hình vẽ Giá trị 3m đo từ tâm ống biểu diễn: D Ñöôøng ño aùp a) 5m 3m p1 α1 v12 + γ 2g p2 α v 22 + c) Z + γ 2g b) p1 γ d) Các đáp án sai Dòng chất lỏng chảy ống nằm ngang hình bên, người ta lắp ống đo áp vị trí Mức chất lỏng dâng lên C 82 ống là: 10 a) Dâng cao ống b) Dâng cao ống 1, ống cao c) Dâng cao ống 1, sau đến ống thấp ống d) Thấp ống 1, ống cao Bơm B đẩy dầu từ bình chứa qua đường ống dài L = 1,4m, đường kính d = 0,03m với Q = 6dm 3/s Biết z = 3m; ξ k = Dầu có độ nhớt ν =2cm2/s; γ = 8450 N/m3 Dầu chảy tầng Áp suất đẩy (đọc áp kế) bơm bằng: ∇ z d, L ak Χ ξk a) 2,93 at B b) 1,95 at c) 1,61 at d) 0,85 at B 83 CHƯƠNG 5: MÁY THỦY KHÍ Mã chương: MH22 – 05 Giới thiệu: Chương cung cấp cho sinh viên học sinh kiến thức định nghĩa máy thủy khí: bơm quạt máy nén, phân loại bơm quạt máy nén, thông số trọng tâm máy thủy lực, bước tính chọn công suất bơm Mục tiêu: - Phân loại bơm quạt máy nén - Các thông số trọng tâm máy thủy lực - Tính toán toán liên quan đến máy thủy lực Nội dung chính: ĐỊNH NGHĨA: Mục tiêu: Cung cấp cho học sinh sinh viên kiến thức máy thủy lực, định nghĩa bơm, quạt máy nén Máy thủy khí thiết bị dùng để trao đổi lượng với chất qua theo nguyên lý thủy lực học nói riêng học chất lỏng nói chung Ví dụ: bơm dùng động để vận chuyển chất lỏng, Tuabin nhận lượng dòng nước để biến thành kéo máy làm việc Ngày máy thủy khí dùng phổ biến nhiều lĩnh vực sản xuất sinh hoạt 1.1 Bơm: Là máy dùng để vận chuyển tăng lượng dòng môi chất (ở dạng lỏng) Khi bơm làm việc, lượng bơm nhận từ động chuyển thành năng, động chừng mực định thành nhiệt dòng môi chất Máy để bơm chất khí, tùy thuộc vào áp suất đạt gọi quạt, máy hút khí máy nén khí 1.2 Quạt: Là thiết bị di chuyển chất khí với số tăng áp ε < 1.15 (ε: tỷ số áp suất cửa áp suất cửa vào máy) hay áp suất đạt p 1.15 hay p > 1500mm H2O không làm lạnh nhân tạo 1.3 Máy nén: Là máy làm việc với ε > 1.15 hay p > 1500mm H2O có làm lạnh nhân tạo nơi xảy trình nén khí PHÂN LOẠI: Mục tiêu: Cung cấp cho học sinh sinh viên kiến thức cách phân loại bơm quạt máy nén 84 2.1 Bơm: Có loại: * Bơm cánh dẫn: - Bơm ly tâm - Bơm hướng trục - Bơm hướng chéo - Bơm xoáy * Bơm thể tích: - Bơm piston - Bơm rôto - Bơm piston – roto * Bơm phun tia 2.2 Quạt: Chỉ có loại cánh dẫn: * Quạt ly tâm * Quạt hướng trục 2.3 Máy nén: Có loại: * Máy nén cánh dẫn: - Máy nén ly tâm - Máy nén hướng trục * Máy nén thể tích: - Máy nén piston - Máy nén rôto * Máy nén phun tia CÁC THÔNG SỐ CHÍNH CỦA MÁY THỦY KHÍ: 85 Mục tiêu: Cung cấp cho học sinh sinh viên kiến thức thông số máy thủy lực như: cột áp, lưu lượng, công suất hiệu suất máy 3.1 Cột áp: Khả trao đổi lượng máy thủy khí với dòng môi chất thể mức chênh lệch lượng đơn vị dòng môi chất mặt trước sau máy: - Năng lượng đơn vị mặt cắt A - A: p1 α1v12 e1 = z1 + + γ 2g - Năng lượng đơn vị mặt cắt B - B: e2 = z + Trong đó: p2 γ + α2 v22 2g z : độ cao hình học p,v : áp suất vận tốc dòng chảy α : hệ số hiệu chỉnh động Chênh lệch lượng đơn vị dòng môi chất qua máy thủy khí A B Từ phương trình Bernoulli qua hai mặt cắt (A – A) & (B – B) ta suy ra: 86 Nếu H > dòng môi chất máy cấp cho lượng, máy bơm (chất lỏng khí) Nếu H < máy dòng môi chất cấp cho lượng, máy động thủy khí Ta lại có: thành phần đơn vị; gọi cột áp tĩnh Ht Thành phần động đơn vị; gọi cột áp động Hđ Vậy H = Ht + Hđ 3.2 Lưu lượng: Lưu lượng lượng môi chất chuyển động qua máy đơn vị thời gian Ta có loại lưu lượng chính: - Lưu lượng thể tích: Q (m3/s), (m3/h), (l/s) - Lưu lượng khối lượng: M = ρ.Q (kg/s), (kg/h) - Lưu lượng trọng lượng: G = γ.Q = ρgQ = gM (N/s), (N/h), (kg/s) 3.3 Công suất – Hiệu suất: 3.3.1 Công suất thủy lực: - Ntl (W): Cơ dòng chất lỏng trao đổi với máy thủy lực đơn vị thời gian Công suất thủy lực tính tích cột áp với lưu lượng trọng lượng máy Ntl = GH = γQH Trong H: Cột áp (m) Q: Lưu lượng (m3/s) γ: Trọng lượng riêng (N/m3) 3.3.2 Công suất làm việc: - N (W) công suất trục máy làm việc Công suất thủy lực khác công suất trục Quá trình làm việc máy hoàn thiện N N tl khác nhau: - Đối với bơm: N > Ntl η < 1: Hiệu suất bơm - Đối với động cơ: N < Ntl N = η.Ntl = ηγQH η < 1: Hiệu suất động thủy lực 87 3.3.3 Hiệu suất máy thủy lực: - η (%, không đơn vị): Đánh giá tổn thất lượng trình máy trao đổi lượng với dòng môi chất Trong điều kiện làm việc, hiệu suất phụ thuộc vào nhiều yếu tố: loại máy, kích thước cấu tạo máy, loại môi chất chuyển động máy, chế độ làm việc máy, đặc tính mạng mà máy làm việc Để dánh giá hiệu lượng hệ thống chung gồm có máy động người ta sử dụng hiệu suất hệ thống ηht N ηht = tl N ĐĐ Trong NĐĐ công suất điện để khởi động động Để tính hiệu suất chung máy thủy lực người ta đánh giá thông qua dạng tổn thất Tổn thất lượng máy thủy lực: Có dạng: - Tổn thất thủy lực: Tổn thất cột áp dòng môi chất chảy qua máy đánh giá ηH - Tổn thất khí: Tổn thất ma sát phận khí máy thủy lực đánh giá ηck - Tổn thất lưu lượng: Tổn thất rò rỉ môi chất làm giảm lưu lượng máy đánh giá ηQ Hiệu suất chung máy thủy lực là: η = ηH ηck ηQ 3.4 Bài tập: 88 Máy bơm lấy nước từ giếng cung cấp cho tháp chứa để phân phối cho vùng dân cư: Cho biết : - Cao trình mực nước giếng : z1 = 0.0m - Cao trình mực nước tháp chứa nước z2 = 26.43m - Ống hút: dài L = 10m, đường kính ống d = 250mm, hệ số sức cản cục bộ: chỗ vào có lưới chắn rác( ξ vào = ) chỗ uốn cong ( ξuôn = 0.294 ), n = 0.013 (ống nằm ngang bình thường) - Ống đẩy : L = 35m; d = 200mm; n = 0.013; không tính tổn thất cục - Máy bơm ly tâm: lưu lượng Q = 65L/s; hiệu suất η = 0.65 ; độ cao chân không cho phép chỗ máy bơm [ hck ] = 6m cột nước Yêu cầu: Xác định độ cao đặt máy bơm Tính cột nước H máy bơm Tính cống suất N mà máy bơm tiêu thụ Xem dòng chảy ống thuộc khu sức cản bình phương Giải: Xác định độ cao đặt máy bơm: Máy bơm đặt cách mặt nước giếng khoảng h b không lớn áp suất tuyệt đối mặt cắt - không bé giới hạn xác định, tức áp suất chân không không vượt trị số cho phép p ck = γ hck Mà theo đề [ hck ] = 6m cột nước ⇒ [ p ck ] = 0,6at Viết phương trình Becnouly cho mặt cắt - & - 2, lấy 1-1 làm chuẩn ta có: p α v2 p α v2 z1 + + 1 = z + + 2 + hωh (*) γ γ  z1 = H ; z = hb Chon α = α =  Trong :  hωh : tổng tổn thất cột nước ống hút p = p p = p a t  v ≈  Thay vào (*) ta được: [ ] [ ] pt pa v2 v2 = hb + + + hωh ⇒ hck = hb + + hωh γ γ 2g 2g v Theo đề : hck ≤ [ hck ] = 6m cột nước ⇒ hb ≤ [ hck ] − 2 2g Vì : hck = + hωh p a − pt2 γ 89 Tacó : hωh = hd + hcvao + hcuon Tính λ theo công thức λ =  Lh  v2 = λ + ξ vao + ξ uon   d  2g 8g C2 1 Với R = d = 0,25 = 0,0625m ⇒ C = ( 0,0625) = 50,4 C= R 4 0,013 n g 8.9,81 Lh 10 ⇒λ = = = , 03085 ⇒ λ = 0,03085 = 1,234 d 0,25 C 50,4 ( m/s ) Lưu tốc ống hút là: Q = v A ⇒ v = Q 4.0,065 = Q = = 1,324 ( m / s ) A πd 3,14.0,25 ⇒ v 1,324 = = 0,09 ( m ) g 2.9,81 hbmax = − (1 + 1,234 + + 0,294 ).0,09 = − 0,77 = 5,23m Vậy : ⇒ hb < 5,23m Tính cột nước H máy bơm: Là tỉ mà bơm phải cung cấp cho chất lỏng qua nó, biểu diễn cột nước H (M cột nước) Ta có : H = H + hwđ + hwh Trong đó: H : độ chênh lệch địa hình, tức độ cao mà máy bơm phải đưa nước lên hwđ : tổn thất cột nước ống hút hwh : tổn thất cột nước ống đẩy H = Z − Z1 = 26,43 − 0,00 = 26,43m  L v hwđ =  λ đ + ξ vao + ξ uon  = (1,234 + + 0,294 ).0,09 = 0,68m  d  2g Lh v đ2 hwh = λ d 2g Với Vđ lưu tốc trung bình ống đẩy: 4Q 4.0,065 Vđ2 2,07 ( ) Vđ = = = , 07 m / s = = 0,22m πd 3,14.0,2 2 g 2.9,81 90 d 0,2 = 0,05 ( m ) Với R = = g 8.9,81 ⇒λ = = = 0,033 C 48,7 ⇒ hwh 1 ( 0,05) = 48,7 ⇒C = 0,013 ⇒λ ( m/s Lđ 35 = 0,033 = 5,78 d 0,25 Lh vđ2 =λ = 5,78.0,22 = 1,27 ( m ) d 2g Vậy cột nước máy bơm là: H = H + hwđ + hwh = 26,43 + 0,68 + 1,27 = 28,4 ( m ) cột nước Tính cống suất N mà máy bơm tiêu thụ: γ Q.H 9810.0,065.28,4 N= = = 27860 ( w) η 0,65 ) 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phạm Thị Thanh Tâm – THỦY KHÍ VÀ KỸ THUẬT MÁY BƠM – Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh, 2005 [2] Nguyễn Hữu Thành – CƠ HỌC CHẤT LƯU – NXB KHKT, 2000 [3] Huỳnh Văn Hoàng– GIÁO TRÌNH THỦY KHÍ KỸ THUẬT ỨNG DỤNG – Tài liệu mạng ... 5. Tính toán thủy lực đường ống Máy thủy khí Định nghĩa Phân loại Các thông số máy thủy khí Cộng 1 0 .5 0 .5 0 .5 1 0 .5 0 .5 0 .5 1 .5 0 .5 0 .5 0 .5 0 .5 1 .5 0 .5 0 .5 0 .5 0 .5 1 4 .5 0 .5 0 .5 1 1 .5 0 .5 0 .5. .. thất dọc đường (hđ) 3.1 Đặc điểm tổn thất dọc đường 48 49 50 53 53 53 53 56 56 56 57 57 57 57 58 58 59 59 3.2 Hệ số ma sát λ 60 3.3 Công thức tính hệ số ma sát λ ... ) Nhiệt độ Áp suất δ C at 13 Nước 1000 9810 Xăng 700 6867 0.7 16 Thủy ngân 1 355 0 132 9 25. 5 13 .55 16 Sắt 7800 7 651 8 7.8 Cồn 800 7829 0.8 Dầu madut 900 8829 0.9 -3 Không khí 1.127 11.77 1.127.10