Đang tải... (xem toàn văn)
Thủy lực học là ngành kĩ thuật nghiên cứu về các vấn đề mang tính thực dụng bao gồm: lưu trữ, vận chuyển, kiểm soát, đo đạc nước và các chất lỏng khác.Thủy lực có phương pháp nghiên cứu dựa
Khoa Xây Dựng Thủy Lợi - Thủy Điện Bộ môn: Cơ Sở Kỹ Thuật Thuỷ Lợi Bài giảng Thủy Lực 1 Trang 78 CHƯƠNG V TTỔỔNN TTHHẤẤTT CCỘỘTT NNƯƯỚỚCC TTRROONNGG DDÒÒNNGG CCHHẢẢYY I. Những dạng tổn thất cột nước II. Phương trình cơ bản của dòng chất lỏng chảy đều III. Hai trạng thái chuyển động của chất lỏng. 1. Thí nghiệm Reynolds và hai trạng thái của dòng chảy 2. Tiêu chuẩn phân biệt hai trạng thái chảy. 3. Anh hưởng của trạng thái chảy đối với quy luật tổn thất cột nước IV. Trạng thái chảy tầng trong ống 1. Sự phân bố lưu tốc trong dòng chảy tầng 2. Tổn thất dọc đường trong dòng chảy tầng 3. Hệ số α trong ống chảy tầng 4. Tính chất chuyển dòng xoáy của dòng chảy tầng V. Trạng thái chảy rối trong ống 1. Lưu tốc thực - lưu tốc trung bình thời gian - Lưu tốc mạch động - Động năng của dòng chảy rối 2. Ứng suất tiếp trong dòng chảy rối VI. Công thức Darcy, tính tổn thất cột nước hd, hệ số tổn thất dọc đường λ, thí nghiệm Nikuratse. 1. Công thức Darcy. 2. Hệ số tổn thất dọc đường λ . 3. Thí nghiệm Nikuratse VII. Công thức Chezy - Công thức xác định λ và C để tính tổn thất cột nước dọc đường của dòng đều trong các ống và kênh hơ. 1. Công thức Chezy 2. Những công thức xác định hệ số λ 3. Những công thức kinh nghiệm xác định hệ số Chezy C IIX. Tổn thất cột nước cục bộ - những đặc điểm chung IX. Tổn thất cột nước cục bộ khi ống mở rộng đột ngột - Công thức Boorda X. Một số dạng tổn thất cục bộ trong ống BÀI TẬP TỔN THẤT NĂNG LƯỢNG Khoa Xây Dựng Thủy Lợi - Thủy Điện Bộ môn: Cơ Sở Kỹ Thuật Thuỷ Lợi Bài giảng Thủy Lực 1 Trang 79 CHƯƠNG V TTỔỔNN TTHHẤẤTT CCỘỘTT NNƯƯỚỚCC TTRROONNGG DDÒÒNNGG CCHHẢẢYY ****** I. Những dạng tổn thất cột nước - Trong phương trình Becnoulli viết cho toàn dòng chảy thực, số hạng hw là năng lượng của một đơn vị trọng lượng chất lỏng bị tổn thất để khắc phục sức cản của dòng chảy trong đoạn dòng đang xét. Ta còn gọi hw là tổn thất cột nước. - Theo quan điểm thuỷ lực, người ta chia tổn thất ra làm hai loại: + Tổn thất dọc đường (hd): Sinh ra trên toàn bộ chiều dài dòng chảy. Là tổn thất xảy ra dọc theo đường di chuyển của dòng chảy do sự ma sát của chất lỏng với thành rắn tiếp xúc. Thí dụ tổn thất trong ống thẳng dẫn nước. + Tổn thất cục bộ (hc): Sinh ra tại những nơi dòng chảy biến đổi đột ngột. Thí dụ tổn thất tại chỗ cong của ống, tổn thất tại nơi thu hẹp, tại chỗ đặt van . - Xét một dòng chất lỏng chuyển động từ bể A qua đường ống đến bể B. - Nguyên nhân tổn thất là do nội ma sát, công tạo nên bởi lực ma sát này biến thành nhiệt năng mất đi không lấy lại được. - Vậy tổn thất năng lượng toàn bộ hw của dòng chảy: hw = Σhd + Σhc Trong đó: Σhd : Tổng cộng các tổn thất dọc đường của dòng chảy. Σhc: Tổng các tổn thất cục bộ của dòng chảy. II. Phương trình cơ bản của dòng chất lỏng chảy đều Lấy một đoạn ống dài L và d=const Tại mặt cắt 1-1 có: z1, p1, w1=w2=w, v1=v2 Tại mặt cắt 2-2 có: z2, p2, w2 = w1=w, v2=v1 l4, d4l1 , d11 1 Al3, d3l2, d2l5, d5B 2 2 Khoa Xây Dựng Thủy Lợi - Thủy Điện Bộ môn: Cơ Sở Kỹ Thuật Thuỷ Lợi Bài giảng Thủy Lực 1 Trang 80 - Ta cần tìm mối quan hệ giữa tổn thất cột nước dọc đường với sức cản ma sát trong dòng chảy đều. Trong dòng chảy đều có áp, ta lấy một đoạn dòng dài L giới hạn bởi những mặt cắt ướt 1-1 và 2-2, phương chảy lập với phương thẳng đứng một góc θ. w là diện tích mặt cắt, trong dòng chảy đều w = const. L chiều dài, khoảng cách hai mặt cắt. τ là ứng suất tiếp biểu thị sự ma sát trên đơn vị diện tích. - Các ngoại lực tác dụng lên đoạn dòng chất lỏng chảy đều, chiếu theo phương của trục dòng chảy là: 1. Lực khối lượng: Ở đây lực khối lượng duy nhất là trọng lực: G= γ wL, hình chiếu của nó lên trục dòng chảy là: Gcosθ = γω Lcosθ. Trong dòng chảy đều không có gia tốc. Do đó, lực quán tính bằng không. 2. Lực mặt: Có động áp lực tác dụng vào mặt cắt ướt và lực ma sát (a) Động áp lực: Ap lực tác dụng thẳng góc vào mặt cắt ướt, những lực này song song với phương của trục dòng chảy và hướng vào mặt cắt ướt đang xét. P1 = p1.w P2 = p2.w Các áp lực thủy động tác dụng lên mặt bên của đoạn dòng đều thẳng góc với trục dòng. Do đó hình chiếu lên trục dòng chảy bằng 0. (b) Ở mặt bên có lực ma sát ngược chiều chảy: τ0.χ.L Lực ma sát đặt ngược chiều dòng chảy, bằng tích số của ứng suất tiếp tuyến τ0 với diện tích tiếp xúc χ.l Vì là dòng chảy đều, tức chuyển động không có gia tốc, nên tổng số hình chiếu các lực trên phương trục dòng bằng không: p1.w - p2.w - τ0.χ.l + γ.w.l.cosθ = 0 (5.1) Mà : cosθ = Lzz21− (5.2) Thay (5.2) vào (5.1) và chia cho G = γ.w.L ta được: LMặt chuẩnZ1 O 1 G P1/γ 1 1 oτ2O 2 gv2121α hdgv2222α P2/γZ2θ Khoa Xây Dựng Thủy Lợi - Thủy Điện Bộ môn: Cơ Sở Kỹ Thuật Thuỷ Lợi Bài giảng Thủy Lực 1 Trang 81 R.w L)pz()pz(002211γτ=γχτ=γ+−γ+ (5.3) Mặt khác, ta viết phương trình Becnoulli cho hai mặt cắt 1-1 và 2-2 với mặt chuẩn 0-0 như hình vẽ: dhgvpzgv.pz +α+γ+=α+γ+222222221111 Vì dòng chảy đều nên: v1 = v2, 21α=α dh)pz()pz( =γ+−γ+2211 (5.4) Thay (5.4) vào (5.3) ta được : LhR.d0=γτ Trong dòng chảy đều, tổn thất cột nước chỉ là tổn thất dọc đường và tỷ số Lhd là độ dốc thủy lực J nên: J.RO=γτ (5.5) Trong đó: Oτ : Lực ma sát thành ống R : Bán kính thủy lực Đây là phương trình cơ bản của dòng đều đúng cho cả dòng chảy có áp lẫn không áp. Nhận xét: Theo cách lập luận trên, đối với dòng chảy đều có áp, phương trình còn đúng cho phần của dòng chảy đều có bán kính r < r0. Ở phần này, ta gọiτ là ứng suất tiếp, bán kính thủy lực được tính: 222rrrR =ππ=χω= ; 2r.J=γτ Đối với toàn ống bán kính ro, ứng suất tiếp Oτ, ta có: 2oor.J=γτ (5.6) Ta chia hai đẳng thức trên vế đối vế ta có oorr=ττ => oorrτ=τ (5.7) Vậy: Ưng suất tiếp biến thiên theo quy luật bậc nhất trên mặt cắt ống Tại tâm ống : r = 0 ứng suất tiếp bằng không. Tại thành ống: r = r0 ứng suất tiếp đạt giá trị cực đại oτ III. Hai trạng thái chuyển động của chất lỏng. 1. Thí nghiệm Reynolds và hai trạng thái của dòng chảy rorτo τ Khoa Xây Dựng Thủy Lợi - Thủy Điện Bộ môn: Cơ Sở Kỹ Thuật Thuỷ Lợi Bài giảng Thủy Lực 1 Trang 82 Qua thí nghiệm Reynolds cho ta thấy hai trạng thái chảy khác nhau. Trình tự thí nghiệm như sau: ¾ Mô tả thí nghiệm: xem hình vẽ ¾ Thao tác thí nghiệm: - Trước hết giữ nước trong thùng A cố định, không dao động. Bắt đầu thí nghiệm, mở khóa B rất ít cho nước chảy từ thùng A vào ống T. Đợi sau vài phút để dòng chảy trong ống ổn định, mở khóa K cho nước màu chảy vào ống. Lúc này quan sát ống thủy tinh T, ta thấy hiện lên một vệt màu nhỏ căng như sợi chỉ. Điều này chứng tỏ rằng dòng màu và dòng nước trong ống chảy riêng rẽ không xáo lộn lẫn nhau. Nếu mở khóa từ từ thì hiện tượng trên có thể tiếp tục trong một thời gian nào đó. Khi mở đến một mức nhất định (lưu tốc trong ống đạt tới một trị số nào đó) thì vệt màu bị dao động thành sóng. Tiếp tục mở khóa nữa, vệt màu bị đứt đoạn. Sau cùng hoàn toàn hòa lẫn trong dòng nước; lúc này dòng màu xáo trộn vào dòng nước trong ống. - Trạng thái chảy trong đó các phần tử chất lỏng chuyển động theo những tầng lớp không xáo lộn vào nhau gọi là trạng thái chảy tầng. - Trạng thái chảy trong đó các phần tử chất lỏng chuyển động vô trật tự, hỗn loạn gọi là trạng thái chảy rối. - Thí nghiệm mô tả ở trên là thí nghiệm về sự chuyển biến của dòng chảy từ trạng thái chảy tầng sang trạng thái chảy rối. - Nếu ta làm ngược lại, tức là vặn khóa nhỏ lại cho lưu tốc trong ống từ lớn đến nhỏ thì thấy đến một lúc nào đó vệt màu đang không rõ lại dần dần xuất hiện và cuối cùng hiện rõ thành sợi chỉ màu, tức là dòng chảy đang từ trạng thái chảy rối chuyển sang chảy tầng. - Trạng thái chảy quá độ từ rối sang tầng hoặc từ tầng sang rối gọi là trạng thái chảy phân giới. - Lưu tốc ứng với dòng chảy chuyển từ trạng thái tầng sang trạng thái rối gọi là lưu tốc phân giới trên. Ký hiệu là vk trên. B Khoa Xây Dựng Thủy Lợi - Thủy Điện Bộ môn: Cơ Sở Kỹ Thuật Thuỷ Lợi Bài giảng Thủy Lực 1 Trang 83 - Lưu tốc ứng với dòng chảy chuyển từ trạng thái rối sang trạng thái tầng gọi là lưu tốc phân giới dưới. Ký hiệu là vk dưới. Qua thực nghiệm thấy: vk trên > vkdưới. - Thí nghiệm chứng tỏ: lưu tốc phân giới không những phụ thuộc vào loại chất lỏng mà còn phụ thuộc vào đường kính ống làm thí nghiệm. 2. Tiêu chuẩn phân biệt hai trạng thái chảy - Qua thí nghiệm thấy lưu tốc phân giới vk không những phụ thuộc loại chất lỏng mà còn phụ thuộc vào đường kính ống, do đó đưa ra đại lượng không thứ nguyên để phân biệt trạng thái chảy gọi là số Reynolds (Re). Re = v.dν (5.8) với ν : Hệ số nhớt động học. d: Đường kính ống. v: Lưu tốc trung bình mặt cắt. - Trị số Reynolds tương ứng với trạng thái phân giới từ chảy tầng sang chảy rối, hoặc ngược lại từ chảy rối sang chảy tầng, gọi là trị số Reynolds phân giới Rek + Ứng với vkt ta có Rekt : + Ưng với vkd ta có Rekd: Khi : Re < Rekd => Trạng thái chảy tầng. Re > Rekt => Trạng thái chảy rối. Rekd < Re< Rekt => Có thể chảy tầng hay chảy rối nhưng thường là chảy rối, vì chảy tầng ít không ổn định. - Trong tính toán qui ướt: Re < 2320 => Trạng thái chảy tầng. Re > 2320 => Trạng thái chảy rối. + Đối với kênh dẫn dùng bán kính thuỷ lực R để tính Re, ký hiệu là ReR : ReR = v.Rν Khi : ReR < 580 => Trạng thái chảy tầng. ReR > 580 => Trạng thái chảy rối. 3. Anh hưởng của trạng thái chảy đối với quy luật tổn thất cột nước - Trạng thái chảy rất quan trọng đối với quy luật tổn thất cột nước. Khi tốc độ chảy càng tăng, sự xáo trộn của các phần tử chất lỏng càng mạnh. Do đó chuyển động của chất lỏng càng gặp nhiều trở lực hơn. Vì vậy, trong dòng chảy rối, tổn thất năng lượng lớn hơn trong dòng chảy tầng và càng tăng khi tốc độ càng lớn. - Ta nghiên cứu quan hệ giữa tổn thất cột nước dọc đường hd và tốc độ trung bình v ứng với một loại chất lỏng nhất định, khi chảy qua một ống tròn. Sơ đồ thí nghiệm: - Trên ống tròn dùng để thí nghiệm, lấy một đoạn dài l đặt giữa hai mặt cắt 1-1 và 2-2, ở đó có gắn ống đo áp. Khoa Xây Dựng Thủy Lợi - Thủy Điện Bộ môn: Cơ Sở Kỹ Thuật Thuỷ Lợi Bài giảng Thủy Lực 1 Trang 84 Viết phương trình Becnoulli cho 2 mặt cắt 1-1 và 2-2: dhgv.pzgvpz +α+γ+=α+γ+222222221111 - Ống có đường kính d = const, v1 = v2 = const, α = const. - Mặt chuẩn qua trục ống z = 0 nên γ−=21pphd Chảy tầng: duoiKvv < → hd = k1.v (Dạng đường thẳng OB.) Chảy quá độ: trãnKduoiKvvv <<: + Chiều tăng v: hd = k1.v + Chiều giảm v: hd = k2.vm Với m = 1,7÷2,0. (Dạng đường BAC) Chảy rối: trenKvv > → hd = k2.vm Với m = 2,0. (Dạng đường cong CD) IV. Trạng thái chảy tầng trong ống Trạng thái chảy tầng ít gặp trong thực tế. Nó chỉ xuất hiện trong ống dẫn dầu của máy móc, trong nước ngầm dưới đất v.v Ở đây ta nghiên cứu dòng chảy tầng không những giúp ta tính toán các dòng chảy tầng khi cần thiết, mà còn giúp ta so sánh và phân biệt sâu hơn giữa dòng chảy tầng với dòng chảy rối. Do đó có thể hiểu dòng chảy rối được rõ hơn. 1. Ứng suất ma sát τ: Khi chảy tầng các lớp chất lỏng chuyển động tương đối trượt lên nhau sinh ra lực ma sát, nó được xác định theo định luật ma sát nhớt của Newton: drdu.μ−=τ (5.9) Với μ hệ số động lực nhớt u Lưu tốc của lớp chất lỏng r Khoảng cách từ tâm ống đến lớp chất lỏng đang xét 2. Sự phân bố lưu tốc trong dòng chảy tầng. 2 2 1 1 hd γ2p O O γ1pgv.2.2α gv.2.2α trãnkv dæåïkvdhd v O B A C D Khoa Xây Dựng Thủy Lợi - Thủy Điện Bộ môn: Cơ Sở Kỹ Thuật Thuỷ Lợi Bài giảng Thủy Lực 1 Trang 85 Ưng suất tiếp: drdu.μ−=τ (5.9) Mặt khác ta đã biết trong dòng chảy đều:R.J.γ=τ Bán kính thủy lực: 2rR =χω= , nên: 2r.J.γ=τ (5.10) So sánh (5.9 ) với (5.10) có: drdu r.J.μ−=γ2 Suy ra: du = dr.r.J.μγ−2 u = cr.J.+μγ−24 (5.11) Xác định hằng số c: Tại r = r0 → u = 0 ⇒ 0 = cr.J.+μγ−204 Do đó : c = 204r.J.μγ. Thay vào (5.11) ta được: u = )rr(J.2204−μγ (5.12) Theo (5.12) ta thấy rằng sự phân bố lưu tốc trên mặt cắt dòng chảy tầng tuân theo quy luật Parabol. Tại thành ống: u = 0 Tại tâm ống: umax = 220164d.J.r.J.μγ=μγ (5.13) Do đó (5.12) có thể viết lại : u = umax ⎥⎦⎤⎢⎣⎡−201 )rr( (5.14) 3. Tốc độ trung bình trong dòng chảy tầng Xác định quan hệ giữa lưu tốc trung bình v và lưu tốc cực đại umax. Trên mặt cắt ướt của dòng chảy tầng trong ống tròn, ta lấy một diện tích vô cùng nhỏ hình vành khăn d, khoảng cách tới tâm ống là r, tại đó dòng chảy có lưu tốc là u. Lưu lượng: dQ = u.dω Ta thấy: d = 2πr.dr Do đó: dQ = 2πur.dr Lưu lượng đi qua toàn mặt cắt: Khoa Xây Dựng Thủy Lợi - Thủy Điện Bộ môn: Cơ Sở Kỹ Thuật Thuỷ Lợi Bài giảng Thủy Lực 1 Trang 86 Thay u bằng biểu thức (5.12), ta được: (5-15) Hay: Q = MJd4 (5-16) Trong đó: Hệ số M = μπγ128, chỉ phụ thuộc vào loại chất lỏng. Công thức (5.16) biểu thị định luật Poize: Lưu lượng của dòng chảy tầng qua ống tròn tỉ lệ với độ dốc thủy lực và tỉ lệ bậc 4 với đường kính (hoặc bán kính). Đưa umax tính theo (5.13) vào công thức (5.15) ta viết được: Lưu tốc trung bình tính bằng: Vậy: 2maxuv = (5-17) Như vậy: Trong chảy tầng, lưu tốc trung bình bằng nửa lưu tốc cực đại; ta còn có thể viết: . (5-18) 4. Tổn thất dọc đường trong dòng chảy tầng Từ (5.18) ta có: J = 232d.v.γμ, thế J = lhd vào ta được: hd = v.Av.d.l =γμ232 (5.19) Trong đó : A = 232d.l γμ không phụ thuộc v. Công thức (5.19) nói rằng: Trong dòng chảy tầng, tổn thất cột nước dọc đường tỉ lệ bậc nhất với lưu tốc trung bình dòng chảy, phù hợp với kết quả thí nghiệm. Để biểu thị theo g2v2, nhân và chia biểu thức (5.19) cho 2v và đồng thời thay g.ρ=γ, với Re = υd.v ta được : Khoa Xõy Dng Thy Li - Thy in B mụn: C S K Thut Thu Li Bi ging Thy Lc 1 Trang 87 hd = g2v.dl.v.d 642 hd = g2v.dl.v.d.642 (Vỡ =) hd = g2v.dl.2 (5.20) vi Re64= gi l h s ma sỏt dc ng. ú l mt s khụng th nguyờn, ch ph thuc s Reynolds, m khụng ph thuc thnh rn. Cụng thc (5.20) c gi l cụng thc Darcy. 5. H s trong ng chy tng H s c tớnh theo cụng thc: =)vtheotờnh(nngọỹng)utheotờnh(thổỷcnngọỹngwvdw.u33= Th u =)rr.(.J.2204; dw = 2 r.dr ; v = 208r J., w = .r02 Ta cú c: = 2 Cũn i vi chy ri, thớ nghim cho thy: = 1,05ữ1,10 Nh vy: Trong dũng chy tng s phõn b lu tc trờn mt ct rt khụng u so vi s phõn b trong dũng chy ri. 6. Tớnh cht chuyn ng xoỏy ca dũng chy tng Thng ngh rng trong dũng chy tng khụng cú chuyn ng xoỏy, nhng xut phỏt t nh ngha chuyn ng xoỏy; ngi ta chng minh c dũng chy tng cú chuyn ng xoỏy vi ng xoỏy l nhng ng trũn ng tõm trc ng. V. Trng thỏi chy ri trong ng 1. ng sut tip trong dũng chy ri - Ti sỏt v ng cú tc nh, khi kdvv< duy trỡ mt lp mng chy tng, khi vn tc trong ng tng, lừi ri ti trc ng tng; mc ri ph thuc vo tc ụ dong chy. Do ú mt s tỏc gi cho rng: - ng sut tip tng quỏt s l: = Tng + ri (gm ma sỏt nht v ma sỏt ri) dydu.tỏửng= - a s s xỏo ln cỏc phn t trong dũng chy ri to nờn tỏc dng lụi i hóm li gia cỏc lp cht lng, ging nh tỏc dng ca ng sut tip gia nhng lp ú. Prandtl (1926) gii thớch s xut hin ri bng s trao i ng lng gia hai lp cht lng: [...]... tốc - Hiệu số giữa lưu tốc tức thời và lưu tốc trung bình thời gian gọi là lưu tốc mạch động: (5. 23) ux’ = ux - ux 3 Lớp mỏng chảy tầng - Thành nhám và thành trơn thủy lực - Trong thực tế hầu hết dòng chảy trong các ống đều là chảy rối - Lưu tốc trên mặt cắt ướt phân bố đều hơn so với trường hợp chảy tầng δt Lớp mỏng chảy tầng sát thành Lõi rối Bài giảng Thủy Lực 1 Trang 88 Khoa Xây Dựng Thủy Lợi - Thủy. .. : A= 57 , dtd = a - Mặt cắt hình tam giác đều : A = 53 , dtd = 0 .58 a - Mặt cắt hình vành khăn : A= 96, dtd = 2a Những trị số này là chính xác đối với dòng chảy có áp Lúc đó số Re được tính theo biểu thức: Đối với kênh hở: λ = 24 ReR ( 5- 3 0) 2.2.Trạng thái chảy rối trong thành trơn thủy lực Đó là những điểm ở trên đường thẳng CD của thí nghiệm Nikuratse: Ta có với Re 2320 ν2 0,0101 Do đó chuyển động của nước là chuyển động rối - Chiều dày của lớp mỏng chảy tầng sát thành: 34,2 × d 34,2 × 150 δt = =... 1,02 mm Re0 ,8 75 17000 0 ,8 75 2 Vì δt>Δ : Chuyển động ở khu thành trơn thủy lực Ống dẫn không khí: Re2 = ⎛G⎞ 4.⎜ ⎟ ⎜γ ⎟ 4Q 4 × 73, 75 x10 3 - Vận tốc: v3 = = 98,3 m s = ⎝ 32 ⎠ = π d 2 π d 3600 × 3,14 × 11,77 × 0, 15 2 - Hệ số Reynolds: v 3 d 9830 × 15 = = 940000 > 2320 ν3 0, 157 1 Do đó chuyển động của không khí là chuyển động rối - Chiều dày lớp mỏng chảy tầng sát thành: 34,2 × d 34,2 × 150 δt = = = 0,031... rắn được gọi là thành trơn thủy lực - Chiều dày lớp mỏng chảy tầng δt tính theocông thức : 34,2.d δt = 0 ,8 75 Red δt > Δ : Chảy rối thành trơn thủy lực; ngược lại khi δt < Δ , lớp mỏng chảy tầng không bao phủ hết các mố nhám, dòng chảy rối tác dụng lên các mố nhám, ta có chảy rối thành nhám thủy lực Rõ ràng dòng chảy thành nhám thủy lực, có sức cản lớn hơn ở thành trơn thủy lực Ví dụ: Nước, dầu, không... công thức Nicuratsơ: 1 λ= 2 r0 ⎛ ⎞ ⎜ 2 lg + 1,74⎟ Δ ⎝ ⎠ Hoặc cng thức Prandtl-Nikcuratse: ( 5- 3 2) Trị số độ nhám Δ của một vài vất liêu cho ở bảng sau: Tên vật liệu làm ống Ống thép mới Bài giảng Thủy Lực 1 Δ (mm) 0.0 65 ÷ 0.1 Trang 94 Khoa Xây Dựng Thủy Lợi - Thủy Điện Bộ môn: Cơ Sở Kỹ Thuật Thuỷ Lợi 0.1 ÷ 0. 15 0. 25 ÷ 1.0 1.0 ÷ 1 .5 Ống thép đã dùng chưa cũ Ống gang mới Ống gang đã dùng 3 Những công thức... hc 0 ,5 ω Mở rộng đột ngột ω v2 2g v 1,0 ω =∞ v2 2g Trường hợp đột thu: ω1 v1 ω2 v2 v2 ω , ξc = f ( 2 ) 2g ω1 2 hc= ξ c ω2 ω1 0.40 0.60 0.80 0 .50 0. 45 0.40 0.30 ζC 2 Trường hợp uốn cong: a Trường hợp uốn cong, d = const (d < 50 mm): 0.20 0.10 Bài giảng Thủy Lực 1 0.01 0.10 0.20 Trang 97 Khoa Xây Dựng Thủy Lợi - Thủy Điện 30° 0,2 α ξc 40° 0,3 Bộ môn: Cơ Sở Kỹ Thuật Thuỷ Lợi 50 ° 60° 70° 80° 0,44 0 ,55 0,70... Ta có với Re 1 05, dùng công thức Cô-na-cốp 2.3 Chảy rối trong khu quá độ từ thành trơn sang thành nhám hoàn toàn: Đó là khi: Δ > δ t , và số Re < 21,6xCxd / Ô Ap dụng công thức của An-tơ-sun (1 952 ): 0 , 25 ⎛ 1,46.Δ 100 ⎞ λ = 0,1⎜ ⎜ d + Re ⎟ ⎟ d ⎠ ⎝ 2.3 Khu vực thành hoàn toàn nhám thủy lực (khu bình phương sức cản) Khi: Re > 21,6 x C x d /... mà chỉ có bán kính thủy lực R) Trong đó l : chiều dài đoạn ống d: đường kính ống R: bán kính thủy lực λ: hệ số ma sát, không thứ nguyên - Hai công thức trên là công thức tổng quát tính tổn thất cột nước dọc đường cho dòng chảy đều, dùng cho cả dòng chảy tầng lẫn dòng chảy rối h d = λ 2 Hệ số tổn thất dọc đường λ Δ⎞ ⎛ - Khi suy diễn công thức Darcy ta thấy: λ = f ⎜ Re, ⎟ ( 5- 2 5) d⎠ ⎝ - Như vậy hệ số ma... Manning (1890) ( ) ( 5- 3 3) Trong đó: n là hệ số nhám, thường áp dụng khi n < 0.02 và R < 0.5m Công thức này cho kết quả tốt đối với ống và kênh hở 3.2 Công thức Pavơlốpski (19 25) ( 5- 3 4) Trong đó y = f ( n, R) là số mũ, phụ thuộc độ nhám và bán kính thủy lực Công thức này dùng cho cả ống tròn và kênh hở, với phạm vi áp dụng : R < 3 ÷ 5m Hệ số nhám n có thể tra tìm ở phụ lục sách thuỷ lực Số mũ y được xác . mm,,Red,t,,02117000 150 2342348 750 8 750 2=×=×=δ Vì δt>Δ : Chuyển động ở khu thành trơn thủy lực. ¾ Ống dẫn không khí: - Vận tốc: smxdGdQv 3,98 15, 077,1114,3360010 75, 734..4.4232323=××××=⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛==πγπ. có với Re <1 05, dùng công thức Bơ-la-di-ut (1912) ( 5- 3 1) Còn khi Re > 1 05, dùng công thức Cô-na-cốp 2.3. Chảy rối trong khu