Hướng dẫn và các dạng bài tập lớn về Thủy lực

Dùng bơm pittông tác dụng kép để vận chuyển nước với năng suất 22.800 l/h.. Xác định hiệu suất năng suất của bơm... Dùng bơm để vận chuyển dầu mazút có KLR tương đối 0,9 với năng suất 38

HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP THỦY LỰC VẬN CHUYỂN CHẤT LỎNG

Bài 1 Một áp kế trên đường ống đẩy chỉ 3,8 at, chân không kế trên đường ống hút chỉ

210 torr Khoảng cách giưa áp kế và chân không kế là 410 mm Đường kính ống hút

350 mm, ống đẩy 300 mm Lưu lượng nước trong ống 12 m 3 /phút Xác định áp suất

do bơm tạo ra Biết áp suất khí quyển là 735,6 mmHg.

ĐS: H = 41,5 m Hướng dẫn:

g

w w h g

p p

2

2 2 0

− + +

−

=

ρ Trong đó :

s m w

va s

m f

V

3 , 0 785 , 0 60

12

; 08 , 2 35 , 0 785 , 0 60

6 , 525

= Thay số vào, có:

m

81 , 9 2

08 , 2 83 , 2 41 , 0 81

, 9 1000

10 81 , 9 71 , 0 10 81

+

−

=

Bài 2 Một bơm pittông có số vòng quay 150 vòng/phút dùng để bơm nước nóng ở

60 oC từ bể chứa có áp khí quyển 750 mmHg Biết tổng tổn thất các loại là 6,5 m và áp suất hơi bão hòa ở 60 o Clà 2,02 m Tính khoảng cách lý thuyết tối đa đặt bơm cho phép so với mặt nước của bể chứa.

ĐS: H 1 ≤ 1,67 m Hướng dẫn:

Áp dụng công thức : ≤ a −p l −∑h m

g

p H

ρ 1 Thay các số liệu đã biết vào, ta có:

Chú ý : Giá trị chiều cao hút trên là tính theo lý thuyết Trong thực tế, với số vòng

quay n = 150 vòng/phút và nhiệt độ t = 60 o C thì chiều cao hút H 1 = 0 (tra bảng) Khi

đó cần đặt bơn thấp hơn mức nước trong bể

Bài 3 Dùng bơm pittông tác dụng kép để vận chuyển nước với năng suất 22.800 l/h

Số vòng quay 65 vòng/phút, đường kính pittông 125 mm, cán pittông 35 mm và bán kính trục khuỷu 136 mm Xác định hiệu suất năng suất của bơm.

ĐS: η = 0,913 Hướng dẫn:

Hiệu suất năng suất tính theo công thức:

LT

TT Q Q

Q

= η

Trong đó năng suất thực tế đã cho : Q TT 0 , 38m3 ph

60

8 , 22

=

= Năng suất lý thuyết tính theo công thức :

( F f )S n [ ( ) ( ) ] m ph

Q LT = 2 − = 2 0 , 785 0 , 125 2 − 0 , 785 0 , 035 2 2 0 , 136 65 = 0 , 416 3

Thay vào, có : 0 , 913 91 , 3 %

416 , 0

38 , 0

Bài 4 Bơm pittông tác dụng đơn có đường kính pittông 160 mm, khoảng chạy 200

mm được dùng để bơm chất lỏng có KLR 930 kg/m 3 , năng suất bơm 430 lit/phút Chất lỏng từ bể chứa có áp suất khí quyển được bơm vào thiết bị chứa có áp suất dư là 3,2 at ở chiều cao 19,5 m Tổn thất áp suất ở ống hút 1,7 m, ở ống đẩy 8,6 m Xác định số vòng quay của bơm, công suất thực tế của động cơ Biết:

+ Hiệu suất thủy lực η tl = 0,80

+ Hiệu suất năng suất η Q = 0,85

+ Hiệu suất truyền động η tr.đ = 0,95

+ Hiệu suất động cơ η đc = 0,95

+ Hệ số dự trữ β = 1,17

ĐS: n = 126 vòng/phút và N tt = 6,82 kW Hướng dẫn:

a Áp dụng công thức: Q tt = η 0 Q lt → n

b Áp dụng công thức: N tt = T T T hh a h m

g

P P H H gH Q

Σ +

− +

=

ρ η

ĐS: H = 23,83 m Hướng dẫn:

g

w h Q gd

l h

h h g

P P H

;

2 2

5 2

2

π

λ ρ

(h w là thế năng riêng vận tốc, để tạo vận tốc chuyển động cho chất dung dịch)

Bài 6 Một bơm tia dùng để vận chuyển chất lỏng có KLR 1020 kg/m3 với năng suất 7,8 m 3 /h lên độ cao 4 m Thùng chứa nước đặt ở độ cao 22 m, lưu lượng đạt được 9,6

m 3 /h Xác định hiệu suất của bơm tia ?

ĐS: η = 18,4 % Hướng dẫn:

Áp dụng công thức:

m H

h m Q

gH Q N gH Q N

N

N

n n

n lt T T tt

ĐS: 15,6 m Hướng dẫn:

Áp dụng công thức: m

g

w w h g

P P

2

2 1

2 2 0

− + +

ĐS: 467 m Hướng dẫn:

g

P P H

H = hh + 2 − 1 + Σ m,

ρ

Bài 9 Dùng bơm để vận chuyển dầu mazút có KLR tương đối 0,9 với năng suất 380

lít/phút Áp suất toàn phần 30,8 m Công suất của động cơ điện 2,5 KW Tính hiệu suất của bơm.

ĐS: η = 0,69 Hướng dẫn:

N

N

tieuton tieuton

= η

Bài 10 Dùng bơm có năng suất 14 lít/s để bơm chất lỏng có KLR tương đối 1,16 Áp

suất toàn phần 58 m Hiệu suất của bơm 0,64, hiệu suất truyền động 0,97 và hiệu suất động cơ 0,95 Tính công suất của động cơ ?

ĐS: 15,68 KW Hướng dẫn:

Áp dụng công thức: η

ρ 3

10

T T đc

gH Q

g

p h g

p g

p

m l

Căn cứ số liệu cho ở bảng, dùng phương pháp nội suy để tìm nhiệt độ.

Bài 12 Bơm vi sai dùng để vận chuyển chât lỏng có đường kính píttông lớn 340 mm,

đường kính píttông nhỏ (cán píttông) 240 mm, khoảng chạy của pít tông 480 mm Số vòng quay của động cơ 60 vòng/phút Hiệu suất chung 0,85 Xác định năng suất của bơm, lượng chất lỏng chảy ở phía píttông lớn và nhỏ.

ĐS: 2,22 m 3 /phút; 0,0184 m 3 /s; 0,0186 m 3 /s Hướng dẫn:

Áp dụng công thức: Q= η 0FSn;Q l = η 0 fSn;Q n = η 0(F− f)Sn

Bài 13 Dùng bơm píttông tác dụng kép để vận chuyển chất lỏng đến đổ đầy bể chứa

hình trụ có đường kính 3 m và cao 2,6 m Thời gian bơm là 25,6 phút Đường kính của píttông180 mm, cán píttông 50 mm, bán kính tay quay 145 mm, số vòng quay 55 vòng/phút Xác định hiệu suất của bơm ?

ĐS: 0,919 Hướng dẫn:

Q

Q

lt tt

lt

6 , 25

6 , 2 3 785 , 0

;

2 η

Bài 14 Dùng bơm ly tâm có số vòng quay 1800 vòng/phút để vận chuyển nước ở 30

o C với năng suất 140 m 3 /s Áp suất khí quyển là 745 torr Tổn thất áp suất ở ống hút

là 7,29 m Tính chiều cao hút lý thuyết.

ĐS: H 1≤ 2 , 4m Hướng dẫn:

Áp dụng công thức : ≤ a − l −∑h m

g

p g

p H

ρ ρ 1

Dùng số liệu ở bảng của bài 11 để tra m

g

p l

43 , 0

=

ρ

Bài 15 Dùng bơm tuye để vận chuyển dung dịch có KLR tương đối 1,06 từ bể chứa

đặt ở mặt đất với năng suất 2,5 lit/s Chiều cao cần bơm là 3,8 m Nước được dùng cho bơm tuye có áp suất dư 1,9 at Hiệu suất của bơm 0,15 Tính lượng nước tiêu thụ trong quá trình bơm.

ĐS: 8,31 m 3 /h Hướng dẫn:

4

10 81 , 9 9 , 1

;

m

N p

p

N Q

N N

N

tieuton tieuton

Bài 16 Dùng không khí nén để vận chuyển axit sunfuric có khối lượng riêng tương

đối 1,78 từ bể chứa lên cao 21m Tính áp suất của khí nén.

Đáp số: áp suất dư 3,738at Hướng dẫn:

Áp suất dư của khí nén bằng áp suất của cột chất lỏng (axit sunfuric) có chiều cao 21m

Bài 17 Tính năng suất của bơm răng khía Các số liệu cho: số vòng quay n = 650

vòng/phút; số răng khía 12; bề rộng bánh răng 33 mm, tiết diện phần rỗng 7,85 cm 2 ; hiệu suất chung 0,7

Đáp số: 282,8 lít/phút Hướng dẫn:

Bài 18 Cần tính áp suất chân không lý thuyết mà bơm tia (tuye) tạo ra Đầu ra của

ống loa có áp suất khí quyển Vận tốc tia nước tạo ra ở đây là 2,7 m/s; đường kính tại cửa hẹp là 23 mm và tại miệng ống loa là 50 mm.

Đáp số: 0,8 at Hướng dẫn:

Ứng dụng phương trình Becnuli:

- Chọn mặt cắt: đi qua cửa hẹp và miệng ống loa

- Chọn mặt chuẩn: qua trục ống loa

- Viết phương trình Bécnuli:

1 1

2 2 1 2

2

1

1

2 1

2 2 2 1

2 2 2

2 1 1

2 2 2 2

2 2

2

p p

f

f w w f

w

f

w

w w p p g

w g

p g

w g

p g

w g

p z g

=

→ +

= +

→ + +

=

+

ρ ρ

ρ ρ

VẬN CHUYỂN VÀ NÉN KHÍ

Bài 1 Dùng một quạt để vận chuyển nitơ có KLR 1,2 kg/m3 từ buồng góp có áp suất

dư 60 mmH 2 O đến buồng chứa có áp suất dư 74 mmH 2 O Tính áp suất do quạt tạo ra Biết tổn thất áp suất trong ống hút 19 mmH 2 O, trong ống đẩy 35 mmH 2 O, vận tốc chảy của nitơ trong ống đẩy 11,2 m/s.

Đáp số: 75,26 N/m 2

Hướng dẫn:

2 1

2 N m

w p p p p

p= − +∆ h+∆ đ + ρ

∆

Bài 2 Trong ống hút của quạt ly tâm cố độ chân không 15,8 mmH2O Một áp kế trên đường ống đẩy chỉ áp suất dư là 20,7 mmH 2 O Lưu lượng kế đo được năng suất 3700

m 3 /h Ống hút và ống đẩy có cùng đường kính Quạt có số vòng quay 960 vòng/phút

và công suất 0,77 kw Xác định áp suất quạt đã tạo ra và hiệu suất của nó Năng suất của quạt thay đổi như thế nào nếu số vòng quay đạt được 1150 vòng/phút và công suất mới là bao nhiêu ?

Đáp số: 36,5 mmH 2 O; 0,48; 4432,3 m 3 /h và 1,324 kw Hướng dẫn:

Áp suất do quạt tạo ra:

10

= η

Khi số vòng quay thay đổi thì:

2 3

2

1 2

1 2

N Q

Đáp số: Trường hợp a: tính theo công thức của thủy động lực Trường hợp b: tính theo công thức của nhiệt động Hướng dẫn:

L th = ∆

Tính theo hai trường hợp a và b, so sánh

đo

đo th L

L

rồi rút ra kết luận sử dụng công thức tính thích hợp khi quạt khí (hoặc thổi khí) và nén khí

Bài 4 Để tạo ra lượng không khí nén ở áp suất dư 4,5 at với lưu lượng 80 kg/h có thể

dùng một máy nén pittông một bậc có đường kính xilanh 180 mm, khoảng chạy 200

mm và số vòng quay 240 vòng/phút được không ? Để máy nén làm việc được thì cần tăng số vòng quay lên bao nhiêu ? Biết vùng chết chiếm 5%, chỉ số đa biến m = 1,25, không khí có KLR là 1,2 kg/m3 được nén vào ở áp suất khí quyển, hệ số cung cấp λ = 0,85 λ 0 ( λ 0 là hiệu suất thể tích)

Đáp số: Máy nén không làm việc được, 301 vòng/phút Hướng dẫn:

Tính năng suất thực tế của máy nén:

0

p s

Bài 5 Dùng máy nén pittông một cấp để nén khí mêtan Máy nén này có khoảng hại

chiếm 8,5 % thể tích Khí được hút vào ở áp suất khí quyển và trong quá trình nén, khí ở trong khoảng hại dãn đoạn nhiệt Tính áp suất cuối để máy nén có năng suất bằng 0 Biết chỉ số đoạn nhiệt của khí mêtan k = 1,31

Đáp số: 27,26 at Hướng dẫn:

Bài 6 Không khí được nén đoạn nhiệt từ 1 at đến 9 at trong:

a Máy nén pittông một bậc

b Máy nén pittông hai bậc có làm lạnh trung gian.

Nhiệt độ của không khí trước khi vào máy nén và sau khi làm lạnh trung gian vào bậc hai là 20 o C Khoảng hại chiếm 8 % thể tích nén Cần tính nhiệt độ của khí sau khi nén, công lý thuyết và so sánh hiệu suất thể tích của hai loại máy nén trên.

2 =   =

−

k p

p T

k p

p

ε λ

Tỷ số nén trong một cấp: 3

1

2 =

=n p

p

α Tính tương tự trên, với 2 = 3

p p

Bài 7 Dùng máy nén để nén khí mêtan đến áp suất 55 at với năng suất 210 m3 (tiêu chuẩn) Khí được nén ở áp suất thường (1 at) và nhiệt độ 18 o C Cần xác định:

a) Số bậc của máy nén và phân bố áp suất trong mỗi bậc nếu tỷ số nén ở mỗi bậc là 3,8 và bỏ qua tổn thất ở các bậc

b) Công suất của máy nén với hiệu suất 0,7

c) Lượng nước lạnh cần dùng để làm lạnh, nếu nước được đun nóng lên 10 o C Biết nhiệt dung riêng của mêta ở các bậc là như nhau (bỏ qua ảnh hưởng của áp suất) và bằng 0,531 kcal/kg o K, nhiệt dung riêng của nước là 1kcal/kg o K.

Đáp số: 3 bậc; 44,33kw và 2710,4 kg/h Hướng dẫn:

Xem tài liệu: Nguyễn Bin, “Các quá trình, thiết bị trong công nghệ hóa chất và thực phẩm” tập 1, NXB KH và KT; trang 247, 248 và 249.

Bài 8 Dùng máy nén pittong để tạo độ chân không tại các thời điểm trong thiết bị có:

Bài 9 Dùng quạt để vận chuyển không khí ở áp suất thường với năng suất 12500

m 3 /h Tính lượng không khí được vận chuyển vào mùa đông có nhiệt độ - 15 o C và vào mùa hè có nhiệt độ 30 o C.

- Vẽ đặc tuyến của quạt theo số liệu thí nghiệm và đặc tuyến của mạng ống để xác định điểm làm việc, từ đó tìm năng suất của quạt trên đồ thị

- Đường đặc tuyến của mạng ống ( ∆p – Q) là đường parabol ∆p = kQ 2 + A Trong đó

A = ∆p p = 13 mmH 2 O; kQ 2 = ∆p w +∆p m Cho một số giá trị của Q: 1350 m 3 /h;

1350/1,5; 1350/2; 1350/2,5 Tính kQ 2 qua các giá trị với chú ý là trở lực tỷ lệ bậc hai với năng suất

- Kết quả: với quạt có đặc tuyến trên thì thì chỉ làm việc được với năng suất 1170 m 3 /h

PHÂN RIÊNG HỆ KHÔNG ĐỒNG NHẤT

Bài 1 Tính chiều cao giữa các ngăn của một buồng lắng để dòng khí có mang xỉ với

đường kính của hạt bụi xỉ là 8 μm thổi qua với lưu lượng 0,6m 3 /s tiêu chuẩn Buồng lắng có chiều dài 4,1m, rộng 2,8m và cao 4,2m Nhiệt độ trung bình của dòng khí khi qua buồng lắng 427 o C Độ nhớt của dòng khí ở nhiệt độ này là 0,034.10 -3 kg/ms, khối lượng riêng của bụi xỉ 4000 kg/m 3 Biết vận tốc lắng lý thuyết của hạt bụi xỉ tuân theo phương trình Stốc và vận tốc lắng thực tế bằng 50% vận tốc lắng lý thuyết Bỏ qua trở lực của dòng khi đi qua các ngăn Hãy kiểm tra tính hợp lý khi sử dụng công thức tính vận tốc lắng lý thuyết

Đáp số: 0,066m Hướng dẫn:

Chiều cao giữa các ngăn h = w tt x τ (bằng vận tốc lắng thực tế nhân với thời gian lưu của dòng)

- Vận tốc lắng lý thuyết tính theo Stoc: ( )

µ

ρ ρ

18

0 2

0

g d

w = h h −

- Thời gian lưu bằng chiều dài buồng lắng chia cho vận tốc trung bình của dòng

- Vận tốc trung bình của dòng bằng lưu lượng ở điều kiện làm việc chia cho tiết diện ngang của buồng lắng.

- Sử dụng công thức tính vận tốc lắng lý thuyết hợp lý khi Re h ≤2.

Bài 2 Xác định đường kính bể lắng làm việc liên tục để lắng bụi phấn trong nước

Năng suất bể lắng 80 tấn/h tính theo lượng nước có trong huyền phù chứa 8% CaCO 3 Đường kính bụi bé nhất được lắng 35 μm, độ nhớt của huyền phù là 1,14.10 -3 kg/ms,

độ ẩm của bã 70% và khối lượng riêng bụi phấn 2710 kg/m 3 Biết vận tốc lắng lý thuyết của hạt bụi phấn tuân theo phương trình Stốc và vận tốc lắng thực tế bằng 50% vận tốc lắng lý thuyết Hãy kiểm tra tính hợp lý khi sử dụng công thức tính vận tốc lắng lý thuyết

Hướng dẫn:

Tính đường kính bể lắng theo phương trình: F D D F ,m

785 , 0 4

1 2

, m 2 (F 1 là diện tích lắng)

2

0 2

0

X X

Bài 3 Tính thời gian lọc với áp suất không đổi để đạt được 10 lít nước lọc tính theo 1

m 2 bề mặt lọc Kết quả thực nghiệm cho biết, theo 1 m 2 bề mặt lọc đạt được 1 lít mất 2,25 phút và 3 lít mất 14,5 phút.

Đáp số: 140 phút Hướng dẫn:

Phương trình lọc với áp suất không đổi là: V2 + 2VV tđ =kτ

Trong đó V tđ và k là các hằng số lọc.

Giải hệ phương trình sau để tính các hằng số lọc

5 , 14

k V

tđ

tđ

= +

=

+

Sau đó thay vào phương trình lọc để tính thời gian lọc theo yêu cầu.

Bài 4 Dùng máy lọc khung bản để lọc huyền phù đạt được lượng nnước lọc 6 m3 trong 3 giờ Tiến hành thí nghiệm ở cùng áp suất và cùng lớp bã xác định được các hằng số lọc tính trên 1 m 2 theo chu kỳ lọc 3 giờ là: k = 20,7.10 -4 m 2 /h, V tđ = 0,145.10 -2

Tính năng suất lọc (V, m 3 /m 2 ) dựa vào phương trình lọc với áp suất không đổi:

2

3 2 4

2 2

2

2

10 74 , 7 0

3 10 7 , 20 10 145 , 0 2 0

2

2

m

m V

V V

k V

V

V

k VV

PHẦN 2: BÀI TẬP

Bài 2.1 Hai bình thông nhau hở có đường kính khác nhau d1 = 5cm; d2 = 10 cm được đổ đầy hai chất lỏng khác nhau, không hoà trộn với nhau có trọng lượng thể tích γ1 = 0,001 kG/cm3; γ2 = 0,0008 kG/cm3 Khoảng cách từ mặt phân chia chất lỏng đến mực chất lỏng trong bình thứ hai là 1m Xác định độ chênh lệch mực chất lỏng trong hai bình đó

Bài giải

Áp dụng công thức

1

2 2

0008,01

Chênh lệch mực chất lỏng của hai bình là:

h = 1 - 0,8 = 0,2 m

Bài 2.2 Một ống đo áp ( phía trên hở ) được gắn với thành của bình kín chứa nước, biết áp

suất trên mặt chất lỏng trong bình là p0 = 1,06 atm Hãy xác định chênh lệch mực nước trong ống đo áp và mực nước trong bình

Bài giải

Chênh lệch mực chất lỏng trong ống đo áp và bình áp lực là:

p p

9810

981001

06,1

=

γ

Bài giải

Bài 2.3 Vẽ biểu đồ áp suất thủy tĩnh lên thành gãy khúc

của bình chứa nước và xác định trị số, độ sâu điểm đặt của

áp lực nước lên đoạn gãy khúc ABC có chiều dài 1m ( hình

H2

hD1

hD2

P = P1 - P2 = 88290 - 14126 = 74164 N, lực này hướng từ trái sang phải

Muốn xác định điểm đặt của hợp lực P là hD, cần viết phương trình cân bằng mô men của các lực đối với 1 điểm bất kỳ ( ví dụ điểm B ):

5 9810 2

) 5 , 2 (

5,24

3

2

2 2

3 3

5 9810 2

) 5 , 0 (

nâng ban đầu T nếu tấm chắn nặng G = 6600N

và hệ số mặt sát giữa tấm chắn và khe trượt

H1

H2h

Bài 2.5 Xác định áp lực nước và điểm đặt

của áp lực lên cửa van của một cống tháo

( hình 2-3 )có chiều cao h = 1,5m, chiều rộng

b = 5m, chiều sâu nước trước cống H1 = 4m

và sau cống H2 = 2m

Chiều sâu tâm áp lực:

5,02

5,023

2

2 2

3 3

h

2 cách đáy một đoạn X2 = h2/3Lấy mô men đối với điểm 0 Gọi a là khoảng cách từ điểm o đặt lực P tới B ta có:

ΣM = P1( a - X1 ) - P2 ( a - X2)

32

32

2 1

a

2 2

2 1

3 2

3 1

3

1

h h

h h a

2,12

2 2

3 3

Bài giải

Khi độ sâu nước ở thượng lưu h1 = 2m thì nếu cửa

van vẫn đứng yên, tức là mô men của áp lực thủy

tĩnh đối với trục quay 0 bằng không, ta có: Vậy 0

chính là điểm đặt của áp lực thủy tĩnh P

Bài 2.7 Một cánh cống thẳng đứng hình chữ nhật có cạnh dưới ở độ sâu h2 = 4m, b = 2m Phân phối rầm ngang của cánh cửa cống để áp lực trên mỗi rầm không quá 68670N.

2

h1 = 3

3 1 2

h h

h h

38 , 2 26 , 3

31 , 2 26 , 3

−

−

= 2,8 m

zD3 = 3

2

2

2 3

3 2

3 3

h h

h h

−

−

= 3

2

3 3

26,34

26,34

Px =

2

3 , 1 8

= 66,3.103N = 66,3 kNTính PZ PZ = γ V

V là thể tích ABB’ được giới hạn bởi mặt cong AB, mặt thẳng đứng BB’ và đường mặt nước kéo dài AB’

ngang với mực nước

thượng lưu và góc ở tâm

α = 600 ( hình 2 - 20 )

V = ( S0AB - S0BB’ ).b = R HRcos 60 b

2

1 360

60

0

0 2

5 , 1 14 ,

Bài 3.1 Một kênh dẫn nước mặt cắt hình thang có chiều rộng đáy b = 8m; hệ số mái kênh

m=1,5; chiều sâu nước trong kênh h = 2,5m; lưu tốc trung bình v = 0,8 m/s Xác định các yếu tố của dòng chảy trong kênh

Bài 3.2 Một kênh dẫn nước, tại mặt cắt ( a - a ) cao trình mặt nước: Z = 10 m; α = 1,1;

v = 1,34 m/s, Tính năng lượng đơn vị của dòng chảy tại mặt cắt ( a - a )

34 , 1 1 ,

= 10,1 m

Bài 3.3 Một ống dẫn nước hình trụ nằm ngang, đường kính ống tăng dần dọc theo dòng

từ mặt cắt 1 - 1 đến 2 - 2 Tại mặt cắt 1 -1 có v1 = 1,9 m/s; tại trục ống p1 = 47088 N/m2 Tại mặt cắt 2 - 2 có v2 = 1,4 m/s; trục ống p2 = 38259 N/m2 Đoạn ống từ mặt cắt 1 - 1 đến 2- 2 dài 20m Tính tổn thất thủy lực từ mặt cắt 1 - 1 đến 2 - 2 Lấy α1 = α2 = 1,1

α

4,1.1,19810

3825981

,9.2

9,1.1,19810

= 1 m

Bài 4.1 Kênh AB bằng đất làm việc trong điều kiện giữ gìn và tu sửa bình thường, AB dài

10 km Mực nước ở đầu A: 8,6m; mực nước ở đầu B: 4,6m mặt cắt ngang kênh hình thang không thay đổi chiều rộng đáy và mái Chiều rộng đáy b = 8m; mái kênh m = 2; độ sâu nước chảy trong kênh h = 2m

Tính lưu tốc và lưu lượng trong kênh nếu dòng chảy trong kênh ổn định và đều

Bài giải

Độ dốc thủy lực của kênh: 0 , 0004

10 10

6 , 4 6 , 8

Lưu lượng trong kênh Q = vω = 1,02.24 = 24,5 m3/s

Từ công thức:

H = hW = hd + Σhc =

g

V d

200 03 , 0

5 81 , 9 2 2

= +

= +

=

d l

gH V

ξ

Lưu lượng qua ống là

Q = vω = v.π.r2 = 1,167 π 0,052 = 0,00916 m3/s

Bài 5.1 Tìm lưu lượng qua một cống hình chữ nhật có bề rộng b = 2,5m, độ mở của cánh

cống a = 0,8m, chiều sâu nước ở thượng lưu h = 2m ( hình 5-7 )

8,0

= 0,5 > 0,1Theo bảng 4-1 chọn µ = 0,85 Với H ≈ H có:

haH

H

Hình 4-1

Bài 4.2

Một ống xi phông lấy nước từ một

bể chứa cao xuống bể chứa thấp ( hình

4-1 ) Xác định lưu tốc và lưu lượng

qua ống Biết ống dài 200m; đường

kính bên trong ống d = 100mm; độ

chênh mực nước giữa hai bể H = 4m

( H không thay đổi trong quá trình xi

phông làm việc ) Lưu tốc và áp suất

trên mặt thoáng hai bể coi như bằng

nhau Hệ số sức kháng λ = 0,03; hệ số

tổn thất cục bộ tổng cộng Σξc = 12

Bài giải

Q = µω 2gH0 = 0,85.2,5.0,8 2.9,81.1,6 = 9,8 m3/s

Bài 5.2 Để thoát nước qua một cái đập, người ta đặt một ống ngắn hình trụ tròn có đường

kính d = 1m, dài l = 4m, tâm ống đặt cách mặt nước thượng lưu H = 3m ( hình 5- 11 ) Tính lưu lượng

Bài giải

Bài 5.3 Tính lưu lượng trong ống gang thường, biết đường kính ống d = 150 mm, chiều

dài ống l = 1000 m, tổn thất cột nước trong ống hd = 5 m

V = 0,634 m/s có θ1 = 0,9534

Q = θ1 K J = θ1 = 0,9534 11,2 l/s = 10,67 l/s

Bài 5.4 xác định cột nước cần thiết để dẫn lưu lượng 60 l/s qua ống gang thường, biết

đường kính ống d = 150 mm, chiều dài ống l = 1000 m

0

10

= 3,39 m/s > Vgh = 0,95 m/sVới d = 150 mm tra bảng (6-1) được 1000/K2 = 0,03985 hay 1/K2 = 0,03985 10-3

hd = 22

K

Q

l = 602 0,03985 10-3 1000 = 143,4 m

Bài 6.1 Một cống bê tông cốt thép với mặt cắt ngang tròn đặt dưới đê lấy nước tưới Cống

làm việc dưới hình thức ống ngắn có áp, chảy tự do Cống có:

Hình 5 - 11

l

Vì l = 4d nên có thể coi ống ngắn đó như vòi hình

trụ tròn gắn ngoài, hệ số lưu lượng của vòi µ = 0,82

Lưu lượng thoát qua đập ( vòi ) là:

Q = µω = 0,82.π.0,52 = 4,35 m3/s

Vì H =3m < H0 gh = 9m nên chân không trong vòi được

đảm bảo không bị phá hoại

81 , 9 2

1

1

+

Q = µω 2gH = 0,77 3,14.0,60 2 2.9,81.1,35 = 4,5m3 /s

Bài 6.2 Một cống bê tông cốt thép, đặt dưới đê lấy nước, làm việc dưới hình thức ống

ngắn có áp chảy ngập Q = 1,3m3/s; l = 10m; b = 0,9m; h = 0,7m , phần vào và ra không lượn cong Tính chênh lệch mực nước thượng hạ lưu cống nếu V0 ~ 0

2

ω µ

197 , 0 4

10 45

2

ω

µ = 0,749 0,63 2.9,81

3,1

2

Bài 6.3 Xác định đường kính của một cống ngầm dẫn nước qua đường ( hình 6-1 ),

chảy có áp, với lưu lượng Q = 0,95 m3/s và độ chênh lệch mực nước H = 0,1m Cống bằng

bê tông cốt thép, dài 15m, góc uốn α = 300 Lưu tốc trong kênh thượng lưu v1 = 0,7m/s, ở

2 2 2

2 1 1