CHƢƠNG 6 : TÍNH TỐN THỦY LỰC ĐƢỜNG ỐNG
3. TÍNH TỐN ĐƢỜNG ỐNG PHỨC TẠP
3.3. Hệ thống đƣờng ống phõn phối liờn tục
Qff = q.l ( trong đú q: lƣu lƣợng trờn 1 đơn vị dài). QM = Qv – Qff.x/l = Qf + Qff – Qff.x/l.
Tớnh tổn thất năng lƣợng dh trờn dx ( coi lƣu lƣợng khụng đổi trờn dx) với = 0. 2 1 3 2 8 x l Q Q Q d dx g dh n n suy ra 2 2 5 2 0 3 1 . 8 ff ff f f l d Q Q Q Q d dx g dh h Chớnh là độ chờnh lệch cột ỏp.
Ngoài ra cú thể tớnh toỏn thủy lực đƣờng ống dài phức tạp dựa trờn cơ sở tớnh toỏn đƣờng ống ngắn phức tạp bỏ qua hc.
3.4. Hệ thống đƣờng ống phõn nhỏnh hở
Q1,Q2,Q3,Q4,Q5: lƣu lƣợng chất lỏng phấn phối theo cỏc vị trớ. Cỏc bƣớc tớnh toỏn:
Bƣớc 1: chọn đƣờng ống cơ bản: là đƣờng ống vận tải năng lƣợng của chất lỏng lớn nhất; thƣờng chọn Q hay chọn l dài nhất.
52
Bƣớc 3: Kiểm tra trờn đƣờng ống nhỏnh, xem với năng lƣợng đó tớnh cú độ tải cho một nhỏnh khụng? Khụng đủ phải chọn lại tớnh lại.
3.5. Hệ thống đƣờng ống vũng kớn
Giả sử xột một hệ thống đƣờng ống vũng kớn gồm cú ống chớnh AB và một vũng kớn BCDEF. Lƣu lƣợng thỏo ra ở cỏc điểm B, C, D, E, F là QA , QB , QC , QD , QE và QF .
Trƣớc hết ta chọn phƣơng chuyển động của chất lỏng, Lấy điểm xa nhất làm điểm thỏo nƣớc cuối cựng. ở sơ đồ này ta cú thể lấy điểm D và nhƣ vậy chất lỏng sẽ chảy đến điểm D từ hai phớa.
Sau khi xỏc định xong hƣớng chuyển động ta tớnh toỏn nhƣ ở trƣờng hợp cú mạch rẽ song song và tổn thất trong hai nhỏnh BCD và BEFD bằng nhau:
hWBCD = hWBEFD
Nếu điều kiện khụng thảo món, phải chọn lại điểm thỏo nƣớc cuối cựng hoặc thay đổi đƣờng kớnh cỏc đoạn ống.
4. BÀI TẬP TÍNH TỐN ĐƢỜNG ỐNG
4.1. Phƣơng phỏp dựng hệ số đặc trƣng lƣu lƣợng K
Phƣơng phỏpnày dựng để tớnh toỏn cho đƣờng ống dài, chảy rối và chảy đều cú ỏp. Do ống dài nờn H = hW ≈ hWd = Jl . trong đú: J - Độ dốc thuỷ lực ; l - Chiều dài ống.
4.2. Phƣơng phỏp đồ thị để tớnh toỏn đƣờng ống
Dựng phƣơng phỏp đồ thị ta cú thể xỏc định đƣợc tổn thất năng lƣợng của đƣờng ống và do đú xỏc định đƣợc cột ỏp ở đầu đƣờng ống khi biết lƣu lƣợng hoặc ngƣợc lại xỏc định đƣợc lƣu lƣợng chảy qua đƣờng ống khi cho trƣớc cột ỏp.
4.3. Va đập thủy lực trong đƣờng ống
Va đập thuỷ lực là hiện tƣợng biến đổi ỏp suất đột ngột khi vận tốc của dũng chảy tăng hay giảm đột ngột.
Va đập thuỷ lực cú thể chia ra va đập dƣơng (thuận) trong đú vỡ vận tốc giảm mà gõy ra tăng ỏp suất và va đập õm (nghịch) do vận tốc tăng làm ỏp suất giảm.
Chẳng hạn, nƣớc chảy trong ống cú ỏp. Nếu ngăn cản đột ngột dũng chảy, vớ dụ đúng khoỏ lại thỡ ỏp suất trong ống sẽ tăng lờn đột ngột. ỏp suất ngay sỏt khoỏ sẽ tăng lờn trƣớc, nƣớc sẽ bị nộn lại. Sau đú theo mức độ dừng lại của cỏc
53
lớp nƣớc mà sự tăng ỏp suất sẽ nhanh chúng truyền đi theo đƣờng ống tạo thành súng tăng ỏp suất.
Sự tăng ỏp suất truyền đi với tốc độ lớn sẽ làm ộp chất lỏng lại và thành ống gibn ra. Sự biến dạng đàn tớnh của chất lỏng và của ống sẽ sinh ra cựng với tốc độ truyền tăng ỏp suất theo chiều dài ống. Tốc độ truyền biến dạng đàn tớnh gọi là tốc độ truyền súng va đập. Sau khi lớp n−ớc cuối cựng dừng lại thỡ tất cả nƣớc trong ống đều bị ộp. Lỳc đú ỏp suất trong ống lớn hơn ỏp suất trong bỡnh nờn nƣớc chảy ngƣợc về bỡnh, ỏp suất trong ống sẽ đột ngột hạ xuống. Sự giảm ỏp suất đú cũng sẽ từng lớp mà truyền tới khoỏ nƣớc và gọi là súng va đập nghịch. Thời gian chảy của súng va đập thuận và va đập nghịch làm thành một pha của súng va đập.
Quỏ trỡnh súng va đập xảy ra rất nhanh (bởi vỡ tốc độ truyền súng va đập rất lớn). Sự phỏt sinh ra pha va đập đƣợc lặp đi lặp lại theo chu kỳ và giảm dần do cú sự tiờu hao năng lƣợng . Sự tăng cao ỏp suất khi cú va đập thuỷ lực phụ thuộc vào ỏp suất ban đầu của dũng chảy và lớn hơn rất nhiều so với cột ỏp tĩnh gõy ra dũng chảy. Hiện tƣợng va đập thuỷ lực khỏ phức tạp, mói đến năm 1898 mới đƣợc nhà bỏc học Nga Jucụpxki phõn tớch cú lý luận chặt chẽ.
CÂU HỎI ễN TẬP
1. Cỏc cơ sở lý thuyết để tớnh toỏn đƣờng ống.
2. Cỏc loại đƣờng ống và viết đƣợc cụng thức tớnh toỏn. 3. Cỏc bài toỏn cơ bản về đƣờng ống đơn giản.
54
CHƢƠNG 7: NHIỆT ĐỘNG HỌC VÀ ĐỒ THỊ KHÍ NẫN Mó chƣơng: MH 26-07
Giới thiệu:
Nhiệt động lực học nghiờn cứu sự biến đổi giữa cỏc dạng năng lƣợng, cụ thể là nhiệt và cụng, để tỡm cỏch thực hiện cỏc quỏ trỡnh biến đỗi đú trờn cỏc mỏy năng lƣợng nhƣ cỏc loại động cơ nhiệt, mỏy lạnh sao cho cú lợi nhất.
Mục tiờu: Kiến thức:
+ Hiểu đƣợc khỏi niệm về trang thỏi chất khớ + Hiểu đƣợc một số tớnh chất cơ bản của chất khớ
Kỹ năng:
+ Trỡnh bày đƣợc cỏc khỏi niệm chung về trang thỏi chất khớ.
+ Trỡnh bày đƣợc một số tớnh chất cơ bản về chất khớ so sỏnh đƣợc cỏc đặc điểm khỏc nhau so với chất lỏng
+ Giải đƣợc một số bài toỏn đơn giản.
Năng lực tự chủ và trỏch nhiệm:
+ Cẩn thận, tỉ mỉ, chớnh xỏc và cútƣ duy khoa học.
Nội dung chớnh: 1. NHIỆT VÀ CễNG
Cụng và nhiệt là hai hỡnh thỏi của năng lƣợng, chỳng chỉ xuất hiện khi cú sự trao đổi năng lƣợng giữa cỏc vật chất
1.1. Cụng
Cụng là đại lƣợng đặc trƣng cho sự trao đổi năng lƣợng giữa mụi chất với mụi trƣờng khi cú chuyển động vĩ mụ. Khi thực hiện một quỏ trỡnh, nếu cú sự thay đổi ỏp suất, thay đổi thể tớch hoặc dịch chuyển trọng tõm khối mụi chất thỡ một phần năng lƣợng nhiệt sẽ đƣợc chuyển húa thành cơ năng. Lƣợng chuyển biến đú chớnh là cụng của quỏ trỡnh.
Ký hiệu là: l nếu tớnh cho 1 kg, đơn vị đo là j/kg;
L nếu tớnh cho G kg, đơn vị đo j. Qui ƣớc: Nếu l 0 ta núi vật sinh cụng;
55
Nếu l0 ta núi vật nhận cụng.
Cụng khụng thể chứa trong một vật bất kỳ nào, mà nú chỉ xuất hiện khi cú quỏ trỡnh thay đổi trạng thỏi kốm theo chuyển động của vật.
Về mặt cơ học, cụng cú trị số bằng tớch giữa lực tỏc dụng với độ dời theo hƣớng lực. Trong nhiệt kỹ thuật thƣờng gặp cỏc loại cụng sau: cụng thay đổi thể tớch, cụng lƣu động (cụng thay đổi vị trớ), cụng kỹ thuật (cụng thay đổi ỏp suất) và cụng ngoài.
1.2. Nhiệt lƣợng
Một vật cú nhiệt độ khỏc khụng thỡ cỏc phõn tử và nguyờn tử của nú sẽ chuyển động hỗn loạn và vật mang một năng lƣợng gọi là nhiệt năng.
Khi hai vật tiếp xỳc với nhau thỡ nội năng của vật núng hơn sẽ truyền sang vật lạnh hơn. Quỏ trỡnh chuyển nội năng từ vật này sang vật khỏc gọi là quỏ trỡnh tuyển nhiệt. Lƣợng nội năng truyền đƣợc trong quỏ trỡnh đú gọi là nhiệt lƣợng trao đổi giữa hai vật, ký hiệu là:
Q nếu tớnh cho G kg, đơn vị đo là j, q nếu tớnh cho 1 kg, đơn vị đo là j/kg, Qui ƣớc: Nếu q > 0 ta núi vật nhận nhiệt;
Nếu q < 0 ta núi vật nhả nhiệt.
Trong trƣờng hợp cõn bằng (khi nhiệt độ cỏc vật bằng nhau), vẫn cú thể xảy ra khả năng truyền nội năng từ vật này sang vật khỏc (xem là vụ cựng chậm) ở trạng thỏi cõn bằng động. Điều này cú ý nghĩa quan trọng khi khảo sỏt cỏc quỏ trỡnh và chu trỡnh lý tƣởng.