Chương 4 Tổn thất năng lượng của dòng chảy

CHƯƠNG 4TỔN THẤT NĂNG LƯỢNG CỦA DÒNG CHẢY Công thức chung của tổn thất năng lượng 1. CÁC KHÁI NIỆM 1.1. Chiều dài tương đương Do đó: :ở đây gọi ℓi là chiều dài tương đương; m 1.2. Chiều dài quy chiếu đường ống dẫn 1.3. Độ nhám tuyệt đối của ống dẫn L = ℓ + ℓj ; m ( không có thứ nguyên) 2. THÍ NGHIỆM REYNOLDS 2. THÍ NGHIỆM REYNOLDS (tt) ( không có thứ nguyên) Từ các công trình nghiên cứu cho kết luận: Dòng chảy tầng khi Re 104 Ý nghĩa vật lý của chuẩn số Reynolds: Là tỉ số giữa lực quán tính trên lực ma sát 2.1. Dòng chảy tầng Dấu (-) có ý nghĩa là sự ma sát của các dòng nguyên tố sẽ giảm dần từ thành ra tâm ống Từ đó rút ra quy luật phân bố vận tốc như sau: Tóm lại với dòng chảy tầng, quy luật phân bố vận tốc theo đường parabol (H4.3) 2.1. Dòng chảy tầng (tt) Vận tốc trung bình của toàn dòng tính bằng Hệ số Darcy của dòng chảy tầng tính bằng A: hệ số phụ thuộc hình dạng tiết diện ống Hệ số hiệu chỉnh động năng  tính bằng 2.2. Dòng chảy quá độ Giá trị  của vùng quá độ và vùng chảy rối thường tìm bằng thực nghiệm như sau: Khi dòng chảy phủ kín các gồ ghề của ống (hay còn gọi là thành trơn) 2.2. Dòng chảy quá độ (tt) Khi dòng chảy phủ không kín các gồ ghề (hay còn gọi là thành nhám) 2.3. Dòng chảy rối Ứng suất của dòng chảy rối phân bố theo quy luật 2.3. Dòng chảy rối (tt) Từ hình (H4.5) ta thấy vận tốc các lớp có sự sai biệt ít và cách đều nhau, do đó: Hệ số hiệu chỉnh  = 1 và hệ số ma sát Darcy 2.3.1. Độ nhám của ống ảnh hưởng lên dòng chảy Ta gọi độ gồ ghề khi đúc ống là , lớp mỏng lưu chất phủ lên độ gồ ghề là  Nếu lớp  >  gọi là thành trơn thủy lực, gọi tắt là thành trơn Nếu lớp  <  gọi là thành nhám thủy lực, gọi tắt là thành nhám 2.3.2. Giản đồ Moody 2.3.3. Một số dạng tổn thất cục bộ đường ống thường gặp Dòng chảy co hẹp đột ngột – Đột thu Dòng chảy mở rộng đột ngột – Đột mở 2.3.3. Một số dạng tổn thất cục bộ đường ống thường gặp (tt) Dòng chảy uốn ống, góc  Trở lực theo độ đóng mở của van chặn dòng lưu lượng 3. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ĐƯỜNG ỐNG DẪN 3.1. Ống dẫn Các yêu cầu khi chọn ống dẫn Chịu áp suất Chịu nhiệt độ Lâu hư hỏng trong môi trường làm việc. Ống dẫn được chế tạo tiêu chuẩn. Ví dụ: theo tiêu chuẩn của Mỹ (American National Standards Institude – ANSI) kích thước ống dẫn tính theo “inches” với dãy kích thước từ nhỏ đến lớn – ký hiệu [“] Đặc biệt tiêu chuẩn ANSI quy định như sau: Mã số ống dẫn: Là tiêu chuẩn hóa theo khả năng chịu áp suất 3.2. Các phụ kiện kèm với ống dẫn Các phụ kiện đường ống gồm: rắc co; cút; nối ống; chữ Y; chữ T; xuyệt; răng ngoài (xem hình H4. 12) Công dụng: giúp cho sự vận hành, sửa chữa, thay thế được nhanh chóng và thuận lợi 3.3. Ứng dụng các loại van Mối quan hệ giữa độ mở van và lưu lượng của dòng lưu chất đi qua van (H4.13) 3.3. Ứng dụng các loại van (tt) Các loại van thường gặp: a – van cửa b – van kim c – van cầu 3.4. Tính toán ống dẫn Đường ống dẫn gồm các dạng chủ yếu sau đây 3.4.1. Đường ống song song 3.4.2. Đường ống nối tiếp 3.4. Tính toán ống dẫn (tt) 3.4.3. Đường ống rẽ nhánh 3.4.4. Hệ thống xối tưới 3.4. Tính toán ống dẫn (tt) 3.4.5. Hệ thống kín 4. BÀI TẬP Bài 1. Tính hệ số  và hệ số ma sát  biết điều kiện sau: Q = 6 ℓ/s, d = 100mm,  = 750 kg/m3,  = 0,26 P Bài giải 4. BÀI TẬP Bài 2: Tính hệ số  và hệ số ma sát  biết điều kiện sau: v = 0,3 m/s, d = 75mm,  = 0,2 St Bài giải 4. BÀI TẬP Bài giải 4. BÀI TẬP Bài 4. Tính trở lực đoạn ống như hình vẽ sau đây, biết  = 0, 03; v = 1 m/s; d2 = 100mm; d1 = 200mm; g = 10 m/s2; lqc = 8m Bài giải bài tập 4 4. BÀI TẬP Bài 5. Tính trở lực của đoạn ống dẫn dầu ℓ = 200m, đường kính ống d = 75mm, vận tốc dầu trong ống v = 0,3 m/s, độ nhớt động học  = 0,2 St, dầu có tỉ trọng 0,75. Kết quả tính quy ra đơn vị N/m2, bỏ qua trở lực cục bộ. Bài giải