Bài giảng Chương 8: Tính toán thủy động lực đường ống trình bày các nội dung: Phân loại đường ống, các công thức tính cơ bản, hiện tượng va đập thủy lực trong đường ống. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
Chương TÍNH TỐN THUỶ ĐỘNG LỰC ĐƯỜNG ỐNG Nhóm học viên : MAI VINH HỊA LÊ HỒI ANH §8 -1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN ĐƯỜNG ỐNG I Phân loại: • chia làm hai loại: đường ống dài đường ống ngắn: - đường ống dài đường ống có tổn thất lượng cục chiếm khơng 10% toàn tổn thất lượng - đường ống ngắn có lượng cục lớn 10% tồn tổn thất lượng • Công suất cần để vận chuyển chất lỏng hay chất khí đường ống là: N = Q p §8 -1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN ĐƯỜNG ỐNG Các cơng thức tính a Phương trình Bécnuli cho dòng chảy: p1 α1v12 p α2 v 22 z1 z2 h w1 γ 2g γ 2g hay : H1 = H2 + hw1-2 : H1 z1 H2 z2 p1 γ p2 γ 2 αv 2g 2 - cột áp đầu ống α v - cột áp cuối ống 2g §8 -1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN ĐƯỜNG ỐNG b Tổn thất lượng dọc đường: hd l v λ D 2g (8 - 1) tổn thất cục bộ: v h c =ζ 2.g (8 - 2) §8 -1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN ĐƯỜNG ỐNG • Tổn thất lượng ống dài chủ yếu tổn thất dọc đường: H h w1 đó: cơng thức Sêzi: hd J.l J - độ dốc thủy lực; l - chiều dài ống v=C R.J đó: R - kính thủy lực; D C n n - độ nhám tương đối; y - hệ số phụ thuộc R n y - hệ số Sêzi; §8 -1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN ĐƯỜNG ỐNG lưu lượng qua ống là: Q=ω.C R.J đặt ω.C R =K ta có : ( - 3) ( - 4) Q=K T K - Hệ số đặc trưng lưu lượng, có thử nghiệm lưu lượng có giá trị lưu lượng qua mặt cắt ướt dòng chảy độ dốc thủy lực J = §8-2 TÍNH TỐN THUỶ LỰC ĐƯỜNG ỐNG Tính tốn đường ống dài a Xét đường ống dài đơn giản pa I I H (1) pa II II 0 (2) l, D Hình 8-1 §8-2 TÍNH TỐN THUỶ LỰC ĐƯỜNG ỐNG - phương trình Bécnuli mặt II - II làm chuẩn: H = hd thay giá trị hd từ (8-5) có: H Ql K hay l H Q K l Phương trình liên hệ tất thông số đường ống dài đơn giản, cột áp H, độ dài l, lưu lượng Q đường kính D §8-2 TÍNH TỐN THUỶ LỰC ĐƯỜNG ỐNG b Hệ thống nối tiếp Q1 Q2 Q3 a) Q1 Q2 Q3 b) Qt1 Qt2 Hình 8-2 - Đặc điểm thủy lực hệ thống là: Q1 = Q2 = = Qi = = Q Hd Hc H m i l Hi h di (8-6) §8-2 TÍNH TỐN THUỶ LỰC ĐƯỜNG ỐNG Trong đó: Hd, Hc - cột áp đầu ống cuối ống: Hi - độ chênh cột áp đầu cuối đoạn đường ống m - số đoạn ống đơn giản Từ pt Bécnuli suy cột áp yêu cầu a c v c2 - dv d2 p e (8 - 7) H yc z c z d 2g Hi Trường hợp dọc theo đường ống có nút tháo chất lỏng (hình 8-2b) ta có: Q1 Q Q l1 Q Q l1 Q l Q m m l k l Q tk §8-2 TÍNH TỐN THUỶ LỰC ĐƯỜNG ỐNG c Hệ thống phân nhánh hở: Q5 Q8 Q5 Hình 8-3a tổn thất lượng đơn vị chiều dài đoạn ống hệ thống tổn thất lượng trung bình tồn đường ống nghĩa là: h d1 l1 h d2 l2 h d3 l3 H l1 l2 l3 Từ đẳng thức cơng thức (8-5) ta được: K Q1 l1 l l3 l1 l l ; K Q2 H H §8-2 TÍNH TỐN THUỶ LỰC ĐƯỜNG ỐNG d Hình - b vẽ sơ đồ hệ thống ống dài song song pt Bécnuli cho đường - -3 -4 hai mặt cắt I - I, IV IV: 2 p1 a v1 p4 a 4v4 z1 z4 h d1 h d h d 2g 2g đó: h d1 Q l1 ; h d3 K1 2 Q 2l3 K 32 4 a IV I b IV I c Hình 8-3b §8-2 TÍNH TỐN THUỶ LỰC ĐƯỜNG ỐNG - tổn thất lượng thực tế đoạn - tổn thất lượng hai nhánh a c: h d2 h db h da h dc ( 8- 10) b b b Ql K a a a Ql K c c c Ql ; Qa Qb Qc Q K ( - 11) §8 - HIỆN TƯỢNG VA ĐẬP THUỶ LỰC TRONG ĐƯỜNG ỐNG Hiện tượng: - Va đập thủy lực đường ống tượng thay đổi đột ngột áp suất thay đổi vận tốc chuyển động chất lỏng ống cách đột ngột - Va đập thủy lực xảy ta đóng khóa nhanh, dừng tuabin, dừng bơm đột ngột - Va đập thủy lực xảy mở khóa nhanh - Nguyên nhân việc tăng hay giảm áp suất va đập thủy lực quán tính khối chất lỏng chuyển động ống §8 - HIỆN TƯỢNG VA ĐẬP THUỶ LỰC TRONG ĐƯỜNG ỐNG Cơng thức tính tốn D A 2 ( r + r ) H =const v1 = v + v V K C x = a t B §8 - HIỆN TƯỢNG VA ĐẬP THUỶ LỰC TRONG ĐƯỜNG ỐNG - Dựa vào định lý biến thiên động lượng áp dụng cho khối chất lỏng chứa CBAD (hình -5b) ta có: F t = m v : F = p ; m = p x Thay vào pt trên, ta có: x ( v v1 ) t theo biểu thức x = a t ta có: p = p1 - p = a (v-v1) đóng khóa đột ngột kín hồn tồn: p = av §8 - HIỆN TƯỢNG VA ĐẬP THUỶ LỰC TRONG ĐƯỜNG ỐNG - va đập thủy lực dương, gián tiếp dùng cơng thức: Δp=ρ.av l at l t3 = , nghĩa đóng khóa chậm, p = khơng xảy va đập thủy lực: - Khi va đập thủy lực âm, gián tiếp dùng cơng thức: H đó: θ l.v gHt γ- trọng lượng riêng chất lỏng; g - gia tốc trọng trường ... chảy độ dốc thủy lực J = §8-2 TÍNH TỐN THUỶ LỰC ĐƯỜNG ỐNG Tính tốn đường ống dài a Xét đường ống dài đơn giản pa I I H (1) pa II II 0 (2) l, D Hình 8-1 §8-2 TÍNH TỐN THUỶ LỰC ĐƯỜNG ỐNG - phương... THUYẾT TÍNH TỐN ĐƯỜNG ỐNG I Phân loại: • chia làm hai loại: đường ống dài đường ống ngắn: - đường ống dài đường ống có tổn thất lượng cục chiếm khơng q 10% tồn tổn thất lượng - đường ống ngắn... số đường ống dài đơn giản, cột áp H, độ dài l, lưu lượng Q đường kính D §8-2 TÍNH TỐN THUỶ LỰC ĐƯỜNG ỐNG b Hệ thống nối tiếp Q1 Q2 Q3 a) Q1 Q2 Q3 b) Qt1 Qt2 Hình 8-2 - Đặc điểm thủy lực hệ thống