Thủy khí - Chương 4: Cơ sở lý thuyết thứ nguyên và tương tự

12/1/2014 1 THỦY KHÍ Giảng viên: TS. Phan Thị Tuyết Mai Bộ môn: Công nghệ Hóa học – Khoa Hóa học Trường Đại học Khoa học Tự nhiên- ĐHQGHN ĐT: 0976 898 472 Thủy khí /Phan Thị Tuyết Mai -HUS CHƯƠNG 4 CƠ SỞ LÝ THUYẾT THỨ NGUYÊN VÀ TƯƠNG TỰ Thủy khí /Phan Thị Tuyết Mai -HUS Câu hỏi tự học  Khái niệm về các đại lượng có thứ nguyên và không thứ nguyên?  Khái niệm về thứ nguyên? Đơn vị cơ bản? Đơn vị dẫn xuất (lấy vài ví dụ..)  Khái niệm và ý nghĩa của các tiêu chuẩn tương tự?  Điều kiện tương tự cơ bản của hai hiện tượng là gì?  Viết biểu thức, nêu ý nghĩa và thứ nguyên của từng thông số trong biểu thức của các tiêu chuẩn tương tự sau: Chuẩn số Râynôn-Re; Chuẩn số Ơle-Eu; Chuẩn số Prandtl-Pr; Chuẩn số Grashop=Gr; Thủy khí /Phan Thị Tuyết Mai -HUS CHƯƠNG 5 DÒNG CHẢY TRONG ỐNG DẪN Thủy khí /Phan Thị Tuyết Mai -HUS NỘI DUNG CHƯƠNG 5  Chuyển động tầng, chuyển động rối của chất lỏng  Tổn thất năng lượng của dòng chảy trong ống dẫn Thủy khí /Phan Thị Tuyết Mai -HUS 5.1. Chuyển động tầng, chuyển động rối của chất lỏng 12/1/2014 2 Thủy khí /Phan Thị Tuyết Mai -HUS Thí nghiệm Reynold Thủy khí /Phan Thị Tuyết Mai -HUS Quan sát chế độ chảy của dòng lỏng tai bề mặt tự do Vtâm ống > Vthành ống μ - cao Re - thấp μ – thấp Re - cao Dòng chảy tầng Dòng chảy rối Thủy khí /Phan Thị Tuyết Mai -HUS Sự hình thành dòng chảy rối trong ống dẫn Thủy khí /Phan Thị Tuyết Mai -HUS  0<Re<1: Chất lỏng vô cùng nhớt (chuyển động rão)  1<Re<100 : Chế độ chảy tầng, phụ thuộc rất mạnh vào chỉ số Re  100<Re<103: Chế độ chảy tầng, sử dụng lý thuyết lớp biên  103 <Re<104:Chuyển tiếp sang chảy rối  104 < Re < 106 Chế độ chảy rối, phụ thuộc vừa phải vào Re  106 < Re < : Chế độ chảy rối, phụ thuộc vừa phải vào Re Chỉ số Reynold - sự hình thành dòng chảy rối trong ống dẫn Thủy khí /Phan Thị Tuyết Mai -HUS  R < 2300: Chế độ chảy tầng  2300< R < 4000: Chế độ chuyển tiếp  R > 4000: Chế độ chảy rối Chế độ dòng chảy: Chỉ sô Rêynôn μ d.v.ρ R e  Thủy khí /Phan Thị Tuyết Mai -HUS Ví dụ 1 Chỉ số Reynol cho dòng chảy trong ống tròn là Re = 2300. Đối với dòng đi qua ống đường kính d = 5 cm, vận tốc cuả dòng ở nhiệt độ 200C là: a) Dòng không khí b) Dòng nước Biết μkk = 1,8.10-5 [kg/m.s]; μn = 0,001 [kg/m.s]; ρkk = 1,2 kg/m3 ; ρnước = 998 kg/m3 ; 12/1/2014 3 Thủy khí /Phan Thị Tuyết Mai -HUS Phân bố vận tốc của dòng chất lỏng trong ống dẫn Dòng chảy tầng: 2 1 m  vtb = 0,5 U0 = 0,5Umax S Q v tb  6 1 m  vtb = 0,82 U0 = 0,82 UmaxDòng chảy rối: λ.R d30. δ e T  d - đường kính ống, m; Re - chuẩn số Reynolds;  - hệ số trở lực do ma sát. Thủy khí /Phan Thị Tuyết Mai -HUS Các dạng tổn thất năng lượng trong dòng chảy Tổn thất dọc đường hd và tổn thất cục bộ hc   cd hhhw Thủy khí /Phan Thị Tuyết Mai -HUS = HGL1 – HGL2 Tổn thất dọc đường ống hd hd Phụ thuộc vào chỉ số Re và độ nhám của đường ống Thủy khí /Phan Thị Tuyết Mai -HUS Dòng chảy đều có áp trong ống tròn g2. v . d .λh 2 d l  l: chiều dài; d: đường kính ồng; v: vận tốc trung bình; λ: hệ số ma sát phụ thuộc vào chỉ số Re và độ nhám thành ống n Chế độ chảy tầng: 4t d.g.ρ.π Q.l.μ128. Re 64 λ  Chế độ chảy rối: 4/14/1r )d.v.ρ μ 0,316() Re 1 (316,0λ  Công thức Đăcxi: Tổn thất dọc đường ống Dòng chảy trong ống hở, hay ống không tròn g2. v . 4 .λh 2 d R l  Thủy khí /Phan Thị Tuyết Mai -HUS Ảnh hưởng của độ nhám thành ống Thủy khí /Phan Thị Tuyết Mai -HUS Tổn thất cục bộ Công thức Vaizơbắc: 2.g v .Kh 2 c  v: vận tốc trung bình; K: hệ số cản cục bộ phụ thuộc vào chỉ số Re và đặc trưng hình học vật cản Phụ thuộc vào chỉ số Re và đặc trưng hình học của vật cản 12/1/2014 4 Thủy khí /Phan Thị Tuyết Mai -HUS Tổn thất cục bộ do van Van cổng Van cầu Van góc Van đu đưa Van đĩa Thủy khí /Phan Thị Tuyết Mai -HUS Số liệu thực nghiệm hệ số K của các loại van Thủy khí /Phan Thị Tuyết Mai -HUS Số liệu thực nghiệm K của van cầu Thủy khí /Phan Thị Tuyết Mai -HUS Tổn thất cục bộ do ống uốn Thủy khí /Phan Thị Tuyết Mai -HUS Tổn thất cục bộ do thay đổi đường kính ống dẫn đột ngột 2.g v .Kh 2 1 1c  2 1 ) Ω ω (1K  g2. v '.Kh 2 2 1c  2 1 1)ω Ω ('K  Đột mở Đột thu g2. v .Kh 2 2 2c  2 2 )Ω ω 0,5(1K  g2. v '.Kh 2 1 2c  1)ω Ω ( ω Ω 0,5.'K 2  ω ω   Dòng chảy từ ống vào bể: K1 = 1,0 Dòng chảy từ bể vào ống: K2 = 0,5 Thủy khí /Phan Thị Tuyết Mai -HUS Ví dụ 2 Bơm được sử dụng để vận chuyển nước từ (1) đến (2) qua hệ thống ống dẫn có đường kính d = 5 cm dài 120m, với tổn thất cục bộ tỉ lệ với theo các hệ số K đưa ra trên hình. Biết ρ = 1000 kg/m3, độ nhớt động học v =10-6m2/s,Q = 0,0054 m3/s, g = 9,81 m/s2 Tính: a) Tổn thất đường ống của hệ thống (ĐS: hd = 6,53m) b) Tổng tổn thất cục bộ cuả hệ thống (ĐS:hc = 4,7 m) c) Công suất cần thiết của bơm, biết hiệu suất η = 0,8? (ĐS: Ptt = 2730 W) g2 v22 12/1/2014 5 Thủy khí /Phan Thị Tuyết Mai -HUS CHƯƠNG 6 VẬN CHUYỂN LƯU CHẤT (tự đọc tài liệu và trả lời câu hỏi) Thủy khí /Phan Thị Tuyết Mai -HUS BƠM  BƠM LY TÂM  BƠM PITTONG Thủy khí /Phan Thị Tuyết Mai -HUS BƠM LY TÂM  Khái niệm  Cách phân loại (nêu tên và phạm vi sử dụng một số loại bơm)  Sơ đồ cấu tạo, nguyên lý hoạt động  Các thông số cơ bản  Ưu, nhược điểm  Kể tên một số loại bơm li tâm ứng dụng trong cuộc sống và công nghiệp Cánh dẫnChất lỏng Bơm Năng lượng Thủy khí /Phan Thị Tuyết Mai -HUS BƠM PITTONG  Khái niệm  Cách phân loại (nêu tên và phạm vi sử dụng một số loại bơm)  Sơ đồ cấu tạo, nguyên lý hoạt động  Các thông số cơ bản  Ưu, nhược điểm  Kể tên một số loại bơm pittong sử dụng trong cuộc sống và công nghiệp Thể tíchChất lỏng Bơm Năng lượng