Giáo trình môn Kỹ thuật Thuỷ khí

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NễNG NGHIỆP HÀ NỘI Pgs.ts. Hoàng đức liên Giáo trình Kỹ thuật Thuỷ khí Hà nội – 2007 Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Giỏo trỡnh Kỹ thuật Thuỷ khớ .ii Lời nói đầu Nhằm đáp ứng yêu cầu giảng dậy và học tập của giáo viên và sinh viên thuộc ngành Kỹ thuật cơ khí nông nghiệp của các tr−ờng đại học kỹ thuật, chúng tôi biên soạn cuốn giáo trình “kỹ thuật Thủy khí” Theo ch−ơng trình khung Giáo dục Đào tạo đ3 đ−ợc Bộ Giáo dục và Đào tạo duyệt, với khối l−ợng 3 tín chỉ (credits). Giáo trình đ−ợc trình bày ngắn gọn, dễ hiểu, đề cập những nội dung cơ bản trọng tâm của môn học: Cơ học chất lỏng đại c−ơng, Máy thuỷ khí. Trong mỗi ch−ơng của giáo trình có đ−a thêm phần ví dụ và bài tập để sinh viên tham khảo, làm bài tập thực hành và củng cố lý thuyết.. Ngoài ra cuốn sách này có thể dùng làm tài liệu học tập, tham khảo cho sinh viên các ngành Đại học khác, sinh viên hệ cao đẳng kỹ thuật cơ khí.. Tác giả xin chân thành cảm ơn sự đóng góp ý kiến quí báu của GS.TSKH. Vũ Duy Quang - nguyên tr−ởng bộ môn Thuỷ khí kỹ thuật và Hàng không, Tr−ờng đại học Bách khoa Hà Nội cùng các đồng nghiệp. Tuy nhiên do trình độ có hạn nên không tránh khỏi thiếu sót, rất mong đ−ợc các độc giả phê bình góp ý. Tác giả xin chân thành cảm ơn sự đóng góp ý kiến của các độc giả! Hà Nội, tháng 02 năm 2008 Tác giả iii mục lục Trang phần A : cơ học chất lỏng đại c−ơng Ch−ơng I: mở đầu 1.1. Đối t−ợng, ph−ơng pháp nghiên cứu môn học .. 1.2. Sơ l−ợc về lịch sử phát triển môn học, ứng dụng .. 1.3. Một số tính chất cơ lý cơ bản của chất lỏng .. 1.4. Ví dụ và Bài tập Ch−ơng II: Tĩnh học chất lỏng 2.1. áp suất thuỷ tĩnh .. 2.2. Ph−ơng trình vi phân của chất lỏng cân bằng . 2.3. Ph−ơng trình cơ bản của thuỷ tĩnh học . 2.4. Tĩnh t−ơng đối 2.5. Tính áp lực thuỷ tĩnh .. 2.6. Một số ứng dụng của thuỷ tĩnh học 2.7. Tĩnh học chất khí 2.8. Ví dụ và Bài tập Ch−ơng III: Động lực học chất lỏng 3.1. Khái niệm chung 3.2. Ph−ơng trình liên tục của dòng chảy 3.3. Ph−ơng trình vi phân chuyển động của chất lỏng lý t−ởng - ph−ơng trình Ơle động . 3.4. Ph−ơng trình vi phân chuyển động của chất lỏng thực - Ph−ơng trình Navie- Stokes . 3.5. Ph−ơng trình Becnuli viết cho dòng nguyên tố chất lỏng lý t−ởng .. 3.6. Ph−ơng trình Becnuli viết cho dòng chất lỏng thực . 3.7. Một số ứng dụng của ph−ơng trình Becnuli .. 3.9. Ph−ơng trình biến thiên động l−ợng đối với chuyển động dừng .. 3.10. Ví dụ và Bài tập . Ch−ơng IV: Chuyển động một chiều của chất lỏng không nén đ−ợc 7 7 7 8 14 16 16 17 19 22 23 27 32 35 43 43 45 48 49 52 56 59 60 66 76 iv 4.1. Hai trạng thái chảy của chất lỏng. Số Râynôn 4.2. Tổn thất năng l−ợng dòng chảy .. 4.3. Dòng chảy tầng trong ống. Dòng Hagen - Poadơi . 4.4. Dòng chảy rối trong ống . 4.5. Dòng chảy tầng trong các khe hẹp . 4.6. Dòng chảy trong khe hẹp do ma sát - Cơ sở lý thuyết bôi trơn thuỷ động 4.7. Ví dụ và Bài tập Ch−ơng V: Chuyển động một chiều của chất khí 5.1. Các ph−ơng trình cơ bản của chất khí .. 5.2. Các thông số của dòng khí : vận tốc âm, dòng h^m, dòng tới hạn .. 5.3. Chuyển động của chất khí trong ống phun .. 5.4. Tính toán dòng khí bằng các hàm khí động và biểu đồ .. 5.5. Ví dụ và Bài tập Ch−ơng VI: Tính toán thuỷ lực về đ−ờng ống 6.1. Cơ sở lý thuyết để tính toán đ−ờng ống . 6.2. Tính toán thuỷ lực đ−ờng ống đơn giản . 6.3. Tính toán thuỷ lực đ−ờng ống phức tạp . 6.4. Ph−ơng pháp dùng hệ số đặc tr−ng l−u l−ợng K .. 6.5. Ph−ơng pháp đồ thị để tính toán đ−ờng ống .. 6.6. Va đập thuỷ lực trong đ−ờng ống .. 6.7. Chuyển động của chất khí trong ống dẫn 6.8. Ví dụ và Bài tập . Ch−ơng VII: Vật ngập trong chất lỏng chuyển động 7.1. Lực nâng : công thức tổng quát - lực nâng - định lý Giucopski – Kútta 7.2. Lớp biên 7.3. Một số bài toán lớp biên .. 7.4. Lớp biên nhiệt độ .. 7.5. Ví dụ và Bài tập . Ch−ơng VIII: dòng tia 8.1. Khái niệm về dòng tia .. 8.2. Các đặc tr−ng thuỷ khí động cơ bản của dòng tia 8.3. Một số ví dụ về tính toán dòng tia ngập đối xứng .. 8.4. Ví dụ và Bài tập . 76 77 82 84 85 86 89 96 96 98 100 103 108 112 112 114 115 120 122 124 126 132 146 146 148 153 159 164 172 172 174 176 182 187 v Ch−ơng IX: Cơ sở lý thuyết thứ nguyên, t−ơng tự 9.1. Lý thuyết thứ nguyên - Định lý Pi và ứng dụng . 9.2. Các tiêu chuẩn t−ơng tự ... 9.3. Mô hình hoá từng phần ....... 9.3. Ví dụ và Bài tập . 187 190 192 193 Phần B: Máy thuỷ khí Ch−ơng X: Khái niệm chung về máy bơm 10.1. Vài nét về quá trình phát triển của máy bơm .. 10.2. Công dụng và phân loại 10.3. Các thông số cơ bản của máy bơm .. 10.4. Ví dụ và Bài tập Ch−ơng XI: Bơm Ly tâm 11.1. Khái niệm chung .. 11.2. Lý thuyết cơ bản về bơm ly tâm 11.3. ứng dụng luật t−ơng tự trong bơm ly tâm . 11.4. Đ−ờng đặc tính của bơm ly tâm .. 11.5. Điểm làm việc, điều chỉnh bơm ly tâm . 11.6. Ghép bơm ly tâm . 11.7. Một số điểm chú ý trong kết cấu và sử dụng bơm ly tâm 11.8. Ví dụ và Bài tập .. Ch−ơng XII: Bơm Piston 12.1. Khái niệm chung . 12.2. L−u l−ợng của bơm piston 12.3. Ph−ơng trình chuyển động của chất lỏng trong bơm piston 12.4. Khắc phục hiện t−ợng không ổn định của chuyển động chất lỏng trong bơm piston 12.5. Đ−ờng đặc tính của bơm piston 12.6. Ví dụ và Bài tập .. Tài liệu tham khảo Phụ lục . 198 198 198 199 204 208 208 209 213 216 219 221 223 225 234 234 236 239 241 243 244 248 249 Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Giỏo trỡnh Kỹ thuật Thuỷ khớ 6 Phần A Cơ học chất lỏng đại c−ơng Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Giỏo trỡnh Kỹ thuật Thuỷ khớ 7 Ch−ơng I Mở đầu 1.1. đối t−ợng, ph−ơng pháp nghiên cứu môn học 1.1.1. Đối t−ợng Đối t−ợng nghiên cứu của môn học là chất lỏng. Chất lỏng ở đây đ−ợc hiểu theo nghĩa rộng, bao gồm chất lỏng ở thể n−ớc - chất lỏng không nén đ−ợc (khối l−ợng riêng ρ = const) và chất lỏng ở thể khí - chất lỏng nén đ−ợc (khối l−ợng riêng ρ ≠ const) Kỹ thuật thuỷ khí là một môn khoa học cơ sở nghiên cứu các qui luật cân bằng và chuyển động của chất lỏng đồng thời vận dụng những qui luật ấy để giải quyết các vấn đề kỹ thuật trong thực tiễn sản xuất và đời sống. Chính vì thế mà nó có vị trí là nhịp cầu nối giữa những môn khoa học cơ bản với những môn kỹ thuật chuyên ngành. Kỹ thuật thuỷ khí đ−ợc chia thành phần chính: + Cơ học chất lỏng đại c−ơng: Nghiên cứu những qui luật cân bằng, chuyển động của chất lỏng và ứng dụng những qui luật ấy để giải quyết các vấn đề trong thực tiễn kỹ thuật, sản xuất và đời sống. Các vấn đề về tính toán thuỷ lực đ−ờng ống, vật ngập trong chất lỏng chuyển động và cơ sở lý thuyết về thứ nguyên, t−ơng tự. + Máy thuỷ khí: ứng dụng kiến thức đại c−ơng về cơ học chất lỏng để phân loại, nghiên cứu lý thuyết cơ bản của một số loại máy thuỷ khí thông dụng nh− bơm Ly tâm, bơm Piston 1.1.2. Ph−ơng pháp nghiên cứu Trong kỹ thuật thuỷ khí th−ờng dùng 3 ph−ơng pháp nghiên cứu phổ biến sau đây: Ph−ơng pháp lý thuyết: Sử dụng công cụ toán học, chủ yếu là toán giải tích, ph−ơng trình vi phân với các toán tử vi phân quen thuộc nh−: gradient, divergent, rotor, toán tử Laplas, đạo hàm toàn phần... Sử dụng các định lý tổng quát của cơ học nh− định lý bảo toàn khối l−ợng, năng l−ợng, định lý biến thiên động l−ợng, mô men động l−ợng ... Ph−ơng pháp thực nghiệm: dùng trong một số tr−ờng hợp mà không thể giải bằng lý thuyết (xác định hệ số cản cục bộ, hệ số λ ...) Ph−ơng pháp bán thực nghiệm: Kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm. 1.2. sơ l−ợc về lịch sử phát triển môn học. ứng dụng 1.2.1. Sơ l−ợc lịch sử phát triển môn học Ngay từ thời xa x−a, loài ng−ời đY biết lợi dụng sức n−ớc phục vụ cho sinh hoạt đời sống, làm nông nghiệp, thuỷ lợi, kênh đập, thuyền bè... Nhà bác học Acsimet (287-212, tr−ớc công nguyên) đY phát minh ra lực đẩy ácsimet tác dụng lên vật nhúng chìm trong lòng chất lỏng. Nhà danh hoạ ý - Lêôna Đơvanhxi (1452-1519) đ−a ra khái niệm về lực cản của chất lỏng lên vật chuyển động trong nó. Ông muốn biết tại sao chim lại bay đ−ợc. Nh−ng phải hơn 400 năm sau, Jucopxki và Kutta mới giải thích đ−ợc: đó là lực nâng. Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Giỏo trỡnh Kỹ thuật Thuỷ khớ 8 1687 - Nhà bác học thiên tài ng−ời Anh I. Newton đY đ−a ra giả thuyết về lực ma sát trong giữa các lớp chất lỏng chuyển động mà mYi hơn một thế kỷ sau nhà bác học Nga - Petrop mới chứng minh giả thuyết đó bằng biểu thức toán học, làm cơ sở cho việc nghiên cứu chất lỏng lực (chất lỏng nhớt) sau này. Hai ông L.Ơ le ( 1707-1783 ) và D.Becnuli ( 1700-1782 ) là những ng−ời đY đặt cơ sở lý thuyết cho thuỷ khí động lực, tách nó khỏi cơ học lý thuyết để thành lập một ngành riêng. Tên tuổi của Navie và Stôc gắn liền với nghiên cứu chất lỏng thực. Hai ông đY tìm ra ph−ơng trình vi phân chuyển động của chất lỏng (1821-1845). Nhà bác học Đức - L.Prandtl đY sáng lập ra lý thuyết lớp biên (1904), góp phần giải quyết nhiều bài toán động lực học. Ngày nay, ngành thuỷ khí động lực học đang phát triển với tốc độ vũ bYo, thu hút sự tập trung nghiên cứu của nhiều nhà khoa học nổi tiếng trên thế giới và trong n−ớc; nó can thiệp hầu hết tới tất cả các lĩnh vực đời sống, kinh tế, quốc phòng.. .nhằm đáp ứng mọi nhu cầu cấp bách của nền khoa học công nghệ hiện đại của thế kỷ 21. 1.2.2. ứng dụng Phạm vi ứng dụng của môn học khá rộng rYi: có thể nói không một ngành nào trong các lĩnh vực khoa học, kỹ thuật công nghệ và đời sống có liên quan đến chất lỏng và chất khí nh− giao thông vận tải, hàng không, cơ khí, công nghệ hoá chất, xây dựng, nông nghiệp, thuỷ lợi... mà lại không ứng dụng ít nhiều những định luật cơ bản của thuỷ khí. 1.3. một số tính chất vật lý cơ bản của chất lỏng. khái niệm về chất lỏng lý t−ởng 1.3.1. Một số tính chất dễ nhận biết Tính liên tục: vật chất đ−ợc phân bố liên tục trong không gian. Tính dễ di động: do lực liên kết giữa các phần tử chất lỏng rất yếu, ứng suất tiếp (nội ma sát) trong chất lỏng chỉ khác 0 khi có chuyển động t−ơng đối giữa các lớp chất lỏng. Tính chống kéo và cắt rất kém do lực liên kết và lực ma sát giữa các phần tử chất lỏng rất yếu. Tính dính −ớt theo thành bình chứa chất lỏng. 1.3.2. Sự trao đổi nhiệt l−ợng và khối l−ợng Nhiệt l−ợng truyền qua một đơn vị diện tích trong một đơn vị thời gian tỷ lệ với gradien nhiệt độ, còn khối l−ợng chất lỏng khuếch tán truyền qua một đơn vị diện tích trong một đơn vị thời gian tỷ lệ với gradien nồng độ của chất đó trong dòng chất lỏng. Tính chất trên đ−ợc biểu diễn bởi các định luật sau đây: Định luật Furiê: 'dn dTq λ= (W/m2) Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Giỏo trỡnh Kỹ thuật Thuỷ khớ 9 Định luật Fich: 'dn dCDm = (kg/m2s) trong đó: q và m – nhiệt l−ợng và khối l−ợng truyền qua một đơn vị diện tích trong một đơn vị thời gian; T và C – nhiệt độ và nồng độ vật chất; λ và D – hệ số dẫn nhiệt và hệ số khuếch tán. 1.3.3. Khối l−ợng riêng và trọng l−ợng riêng - Khối l−ợng riêng : là khối l−ợng của một đơn vị thể tích chất lỏng, ký hiệu là ρ : W M =ρ (kg/m3) (1-1) trong đó : M - Khối l−ợng chất lỏng (kg) W - Thể tích chất lỏng có khối l−ợng M (m3) - Trọng l−ợng riêng: là trọng l−ợng của một đơn vị thể tích chất lỏng, ký hiệu là: γ W G =γ (N/m3 ; KG/m3) (1-2) Quan hệ giữa ρ và γ : γ = ρ g ; g = 9,81 m/ s2 Bảng 1.1 Trọng l−ợng riêng của một số chất lỏng Tên chất lỏng Trọng l−ợng riêng, N/m3 Nhiệt độ N−ớc cất N−ớc biển Dầu hoả Xăng máy bay Xăng th−ờng Dầu nhờn diezel Thuỷ ngân Cồn nguyên chất 9810 10000 - 10100 7750 - 8040 6380 6870 - 7360 8730 - 9030 8730 - 9220 132890 7750 - 7850 4 4 15 15 15 15 15 20 15 L−u ý : Khối l−ợng của chất lỏng là một đại l−ợng không thay đổi còn trọng l−ọng của chúng thì phụ thuộc vào vị trí của nó. Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Giỏo trỡnh Kỹ thuật Thuỷ khớ 10 1.3.4. Tính nén ép và tính giãn nở vì nhiệt - Tính nén đ−ợc: biểu thị bằng hệ số nén đ−ợc (βP). Hệ số nén ép là số giảm thể tích t−ơng đối của chất lỏng khi áp suất tăng lên một đơn vị: dp dW W 1 p −=β (m2/N) (1- 3) trong đó: W - thể tích ban đầu của chất lỏng (m3); dW - Số giảm thể tích khi áp suất tăng lên (m3); dp - L−ợng áp suất tăng lên (N/m2). Ví dụ: hệ số βP của n−ớc ở nhiệt độ 00c đến 200c có trị số trung bình là N/m 210000000 1 2 ; ở nhiệt độ 1000c, áp suất 500 at là 250000000 1 m2/N. - Tính gi/n nở vì nhiệt: Biểu thị bằng hệ số giYn nở vì nhiệt (βt ), là số thể tích t−ơng đối của chất lỏng tăng lên khi nhiệt độ tăng lên 1 độ: dt dW W 1 t =β (1/độ) (1- 4) Ví dụ: Trong những điều kiện thông th−ờng: Dầu hoả có βt = 0,000 600 - 0,00800; Thuỷ ngân có βt = 0,00018. L−u ý: Hệ số giYn nở vì nhiệt lớn hơn nhiều so với hệ số nén đ−ợc, song chúng đều là những trị số rất nhỏ mà trong một số tính toán thông th−ờng có thể bỏ qua. 1.3.5. Tính bốc hơi và độ hoà tan Đối với chất lỏng thành hạt nếu nhiệt độ sôi càng lớn thì độ bốc hơi giảm. Đối với hệ thống thuỷ lực độ bốc hơi đ−ợc đặc tr−ng bởi áp suất bYo hoà PH. Trong điều kiện nhiệt độ không đổi, nếu áp suất bYo hoà PH càng lớn thì độ bốc hơi càng lớn. Độ hoà tan đ−ợc biểu diễn bởi công thức 2 1 n k p pk V V = Trong đó: Vk – thể tích của khí hoà tan trong điều kiện th−ờng; Vn – thể tích chất lỏng; k - độ hoà tan; p1 và p2 - áp suất khí tr−ớc và sau khi hoà tan. Độ hoà tan ở 200C của một số chất: N−ớc Dầu xăng Dầu biến thế 0,016 0,127 0,083 Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Giỏo trỡnh Kỹ thuật Thuỷ khớ 11 1.3.6. Sức căng bề mặt của chất lỏng Trong nội bộ chất lỏng, các phân tử đ−ợc bao bọc bởi cùng một loại phân tử nằm trong nội bộ thể tích chất lỏng, còn gần mặt thoáng chỉ còn một phía, vì vậy năng l−ợng của các phần tử trên mặt thoáng khác với năng l−ợng của các phần tử nằm trong nội bộ chất lỏng một đại l−ợng nào đó. Năng l−ợng đó đ−ợc gọi là năng l−ợng bề mặt, nó tỷ lệ với diện tích bề mặt phân cách S: Ebm = σ.S ở đây: σ là hệ số sức căng mặt ngoài, phụ thuộc vào bản chất thiên nhiên của hai môi tr−ờng tiếp xúc, đ−ợc xác định: σ = - R/l (N/m) Trong đó: R – Sức căng mặt ngoài; l – chiều dài của hai mặt tiếp xúc. Ví dụ: Với mặt phân cách giữa n−ớc và không khí khi nhiệt độ t = 200C: σ = 0,073 N/m; đối mặt phân cách giữa thuỷ ngân và không khí: σ = 0,48 N/m. 1.3.7. Tính nhớt Trong quá trình chuyển động các lớp chất lỏng tr−ợt lên nhau phát sinh ra lực ma sát trong gây ra tổn thất năng l−ợng và chất lỏng nh− thế gọi là chất lỏng có tính nhớt (chất lỏng Newton). Năm 1687 I. Newton dựa trên thí nghiệm: có hai tấm phẳng I - chuyển động với vận tốc V có diện tích S và II - đứng yên (Hình 1-1 ). Giữa hai tấm có một lớp chất lỏng h. Ông đY đ−a ra giả thiết về lực ma sát trong giữa những lớp chất lỏng lân cận chuyển động là tỷ lệ thuận với tốc độ và diện tích bề mặt tiếp xúc, phụ thuộc vào loại chất lỏng và không phụ thuộc vào áp suất. Sau đó Pêtrốp (1836-1920) đY biểu thị giả thuyết đó trong tr−ờng hợp chuyển động thẳng bằng biểu thức toán học: dy dvST à= (N) ( 1- 5 ) trong đó: T - lực ma sát trong à - hệ số nhớt động lực, đặc tr−ng tính nhớt của chất lỏng; S - diện tích tiếp xúc giữa hai lớp chất lỏng; dy dv - gradien vận tốc theo ph−ơng y vuông góc với dòng chảy; Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Giỏo trỡnh Kỹ thuật Thuỷ khớ 12 I II h v f y v+dv v y dy Hình 1-1. Minh hoạ tính nhớt của chất lỏng Lực ma sát trong sinh ra ứng suất tiếp τ : dy dv S T àτ == (N/m2) (1- 6) Từ (1 - 6) rút ra công thức xác định hệ số nhớt động lực à: dy dvS T =à (NS/m2) (1- 7) Ngoài à , còn dùng hệ số nhớt động (υ) trong các biểu thức có liên quan đến chuyển động: ρ à ν = m2/S hoặc (stoc: 1st =10-4 m2/s) Các hệ số à và υ thay đổi theo nhiệt độ và áp suất. Nhìn chung à và υ của chất lỏng giảm khi nhiệt độ tăng và tăng khi áp suất tăng ; Ví dụ: hệ số nhớt động lực của n−ớc ở nhiệt độ 00c, à = 0,0179 còn ở 1000c, à = 0,0028 ; Dầu nhờn ở nhiệt độ 00c, à = 6,40; ở 600c, à = 0,22 và hệ số nhớt động của dầu nhờn sẽ tăng gấp đôi khi áp suất tăng từ 1 đến 300 at. Để đo độ nhớt của chất lỏng, ng−ời ta dùng các loại dụng cụ khác nhau. D−ới đây giới thiệu một loại dụng cụ đo độ nhớt Engơle th−ờng dùng ở Việt Nam (Hình 1 - 2) để đo độ nhớt lớn hơn độ nhớt của n−ớc. Máy gồm có bình hình trụ kim loại 1, có đáy hình cầu hàn vào nó một ống hình trụ bằng đồng thau 3. ống hình trụ đặt trong bình chứa n−ớc 2. Trong lỗ của ống hình trụ 3, đặt một ống bạch kim hình nón 4 để xả chất lỏng ra khỏi bình lỗ 1. 1 2 3 4 5 Hình 1-2. Máy đo độ nhớt Engơle Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Giỏo trỡnh Kỹ thuật Thuỷ khớ 13 Lỗ của ống 4 đ−ợc đóng bằng một thanh đặc biệt có đ−ờng kính 3 mm Muốn xác định độ nhớt của một chất lỏng ở nhiệt độ nào đó, ta rót 200 cm3 chất lỏng cần đo vào bình 1 và giữ đúng nhiệt độ cần thiết. Đo thời gian chảy t1 của 200 cm 3 chất lỏng đo qua lỗ đáy. Sau đó đo thời gian chảy t2 của 200 cm 3 n−ớc cất ở nhiệt độ 200c (khoảng 50 giây). Tỷ số t1 / t2 gọi là độ nhớt Engơle (Ký hiệu 0 E) 2 10 t tE = (1 - 8) Ngoài các đơn vị Stôc và độ nhớt Engơle, th−ờng gặp các đơn vị đo độ nhớt khác nhau, quan hệ giữa chúng với đơn vị Stôc đ−ợc trình bày trên bảng 1. 2. Bảng 1. 2 Tên đơn vị Ký hiệu Trị số tính bằng Stôc Độ Engơle Giây Rebon Giây Redút Độ Bache 0 E " S " R 0 B 0,07310 E - E 0631,0 0 0,00220 " S - S 80,1 " 0,00260 " R - R 72,1 " B 5,48 0 1.3.8. Chất lỏng thực, chất lỏng lý t−ởng Trong thực tế, chất lỏng có đầy đủ tính chất cơ lý nh− đY trình bày ở trên gọi là chất lỏng thực. Nh−ng để thuận tiện cho công việc nghiên cứu, ng−ời ta đ−a ra khái niệm chất lỏng lý t−ởng (hay còn gọi là chất lỏng không nhớt). Chất lỏng lý t−ởng là chất lỏng có tính di động tuyệt đối; hoàn toàn không chống đ−ợc lực cắt và lực kéo ; hoàn toàn không nén đ−ợc không giYn nở và không có tính nhớt. Chất lỏng ở trạng thái tĩnh trong những điều kiện thay đổi áp suất và nhiệt độ bình th−ờng, thì thể tích và khối l−ợng xem nh− không đổi vì không có chuyển động nên không có lực ma sát trong (không có tính nhớt). Nh− vậy chất lỏng thực ở trạng thái tĩnh rất gần với chất lỏng lý t−ởng do đó có thể nghiên cứu các qui luật của chất lỏng thực ở trạng thái tĩnh trên chất lỏng lý t−ởng thì kết quả thu đ−ợc hoàn toàn phù hợp với thực tế. Trong tr−ờng hợp chất lỏng thực ở trạng thái chuyển động vì có tính nhớt nên có lực ma sát trong, có tiêu hao năng l−ợng do đó nếu dùng khái niệm chất lỏng lý t−ởng để Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Giỏo trỡnh Kỹ thuật Thuỷ khớ 14 nghiên cứu thì kết quả sẽ không đúng với thực tế. Ng−ời ta phải dùng thực nghiệm, tiến hành các thí nghiệm chất lỏng thực. So sánh kết quả nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm để rút ra các hệ số hiệu chỉnh đ−a vào các công thức lý thuyết cho phù hợp với thực tế. 1.4. ví dụ và bài tập Ví dụ 1-1. Để làm thí nghiệm thuỷ lực, ng−ời ta đổ đầy n−ớc vào một đ−ờng ống có đ−ờng kính d = 300 mm, chiều dài l = 50 m ở áp suất khí quyển. Hỏi l−ợng n−ớc cần thiết phải đổ vào ống là bao nhiêu để áp suất đạt tới 50 at? Hệ số nén đ−ợc at 1 . 20000 1 p =β Bỏ qua biến dạng của ống. Giải: Dung tích của đ−ờng ống: 2 22 m53,350. 4 3,0.14,3l 4 dW === pi Từ công thức (1- 3), trong điều kiện cụ thể của bài toán, hệ số nén đ−ợc βp đ−ợc tính nh− sau: ( ) p W WW 1 p ∆ ∆ ∆ β + = Trong đó ∆ W- l−ợng n−ớc đổ thêm vào; ∆ p - độ tăng áp suất. 3 p p m00885,0 20000 501 50.53,3 . 20000 1 p1 p.W W =       − = − = ∆β ∆β ∆ Hay: ∆W = 8,85 lit Ví dụ 1-2. Xác định độ nhớt của dầu