BÀI GIẢNG THÍ NGHIỆM QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ

b Trong chế độ chảy rối: Hệ số ma sát f tùy thuộc vào Re và độ nhám tương đối của ống  Người ta có thể tính f từ một số phương trình thực nghiệm như phương trình Nikuradse, hay để thuậ

II Cơ sở lý thuyết.

1 Lưu lượng kế màng chắn và venturi.

Nguyên tắc của hai dụng cụ này là dùng sự giảm áp suất của lưu chất khi chảy qua chúng để

đo lưu lượng

2 Tổn thất năng lượng do sự chảy của ống dẫn.

Khi lưu chất chỷa trong ống, ta có sự mất năng lượng do ma sát ở thành ống Xét trường hợpmột ống tròn đều nằm ngang

Từ phương trình Becnoulli ta có:

02

)()

=+

∆+

∆+

∆

−

f

H Z g

V g

)1

Vì: 0

2

)( 2

f

H thủy đầu tổn thất ma sát trong ống, m

Tổn thất năng lượng này liên hệ với thừa số ma sát bằng phương trình Darceyweisbach:

gD

LV f

H f

2

2

=Trong đó:

:

f hệ số ma sát, vô thứ nguyên.

L: chiều dài ống, m

D: đường kính ống, m

a) Trong chế độ chảy từng:

Tổn thất ma sát được tính theo công thức sau:

µ

DV f

Trong đó:

:

µ hệ số độ nhớt động lực học, Kg.s/m.

V: vận tốc dòng chảy, m/s

:

ρ khối lượng riêng của chất lỏng, Kg/m3

Đối với chất lỏng là nước ở điều kiện thường (20oC) thì:

µ = 10-2 poise = 10-3 Kg/s.m = 10-3 N.s/m2 = 10-3 Pa.s và ρ = 1000 Kg/m3

b) Trong chế độ chảy rối:

Hệ số ma sát f tùy thuộc vào Re và độ nhám tương đối của ống 

Người ta có thể tính f từ một số phương trình thực nghiệm như phương trình Nikuradse, hay để thuận tiễn người ta sử dụng giản đồ f theo Re và 

Ngoài sự mất mát năng lượng do ma sát trong ống dẫn nói trên, ta còn có sự mất mát nănglượng do trở lực cục bộ, như do sự thay đổi tiết dệin chảy, thay đổi hướng chảy, hay do sự thay đổitiết diện van Trong trường hợp này ta có công thức tính trở lực cục bộ như sau:

td

td

V l f P

2

2

=

∆:

td

l chiều dài tương đương của cút, van, …

Chiều dài tương đương được định nghĩa như chiều dài của một đọan ống thẳng có cùng tổnthất năng lượng tại van, cút trong điều kiện như nhau.

Trở lực này bằng thế năng riêng tiêu tốn dể thắng trở lực do bộ phận ta đang xét gây ra:

I Kết Quả Đo.

Thí nghiệm 1: Trắc định lưu lượng kế màng chắn và venturi

lần TN đổ mở van7 W (lít) thời giant(s)

Pv

ρ ) (CmH2O g

Pm

ρ

độ mở van 6 (mH O)

Độ mở van 5

Độ mở van

Độ mở van 5

Độ mở van

Độ mở van 5

Độ mở van

Lần TN

Độ mở van 5

Độ mở van

( s l t

W

)(mH2O g

P g

P g

ρρ

∆

)(mH2O g

P g

P g

ρρ

V1 = V2 vì van và cút có tiết diện giống nhau, A1 = A2 do đường kính lỗ của màng chắn vàđường kính cổ venturi bằng nhau (17mm), lối vào màng chắn và venturi bằng nhau (40mm).

Vậy: 4 2 (m/s)

D

Q A

Q V

π

=

=Q: m3/s

Sau khi tính V ta tính được Re

Với các thông số sau: ρ= 1000 Kg/m3 khối lượng riêng của chất lỏng ở 200C, π =3.14, µ=

10-3 Kg/sm độ nhớt của nước ở 200C, D = 17mm = 17.10-3m đường kính lổ của màng và đường kínhcổ của venturi

Tính Cm và Cv

Từ công thức:

)1

Với Cm thì tính theo ∆P m, Cv tính theo ∆P v

2

4

D

Q A

L: chiều dài của mỗi ống = 1.5m

Các thông số tính tương tự thí nghiệm 1 và thí nghiệm 2

f tra từ đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa Re và f ở thí nghiệm 2 theo ống A

Để tính chiều dài tương đương :l td cho van 5 theo các độ mở khác nhau ta có

) (mH2O g

Pm

ρ

∆

)(mH2O g

Pv

ρ

∆

Cho ống C:

Q (l/s) (mH O)

3.494884363

0.00206

3.424986676

0.00414

3.424986676

0.00521

3.215293614

0.00609

)(mH2O g

Pm

ρ

∆

)(mH2O g

Pv

ρ

∆

0.49 0.38 0.06 1.21887 0.07428 27583.0235 0.052014 896.25490.46 0.44 0.07 1.14425 0.06546 25894.267 0.052014 896.2549

0.49 0.23 0.02 1.21887 0.07428 27583.0235 0.052014 896.2549

0.49 0.36 0.06 1.21887 0.07428 27583.0235 0.052014 896.25490.46 0.42 0.06 1.14425 0.06546 25894.267 0.052014 896.2549Độ mở van 5: ¾ (6 vòng)

0.50 0.08 0.01 0.88483 0.03915 23739.9432 0.052014 134.11390.49 0.25 0.13 0.86713 0.0376 23265.1443 0.052014 134.11390.49 0.04 0.16 0.86713 0.0376 23265.1443 0.052014 134.11390.46 0.41 0.22 0.81404 0.03313 21840.7477 0.052014 134.1139

0.49 0.24 0.11 0.86713 0.0376 23265.1443 0.052014 134.11390.49 0.04 0.16 0.86713 0.0376 23265.1443 0.052014 134.11390.46 0.41 0.18 0.81404 0.03313 21840.7477 0.052014 134.1139

g

V

2

2

Độ mở van 5: Hoàn toàn (8 vòng)

III Xử Lý Số Liệu (vẽ đồ thị)

Thí nghiệm 1: Lưu lượng Q đối với hiệu số thủy dầu áp suất (mH O)

Chú ý: số liệu vẽ đồ thị là giá trị trung bình.

Đồ thị biểu hiện sự phụthuộc giữa lưu lượng Qvới (mH O)

Đồ thị biểu hiện sự phụ thuộc giữa lưu lượng Q và (mH O)

Hệ số lưu lượng kế Cm và CV theo Re:

Biểu đồ thểhiện hệ sốlưu lượng kế

Re

Re Cm Cv20896.88 2.575163 3.20555382 29220.49 3.251346 4.47692301 27712.89 3.042653 4.13951592 25835.43 2.864427 3.88901344

Re f 8785.4162 0.04213 13763.819 0.03477 15813.749 0.03901 15813.749 0.05201

Biểu đồ thể hiện sự phụ thuộc giữa hệ số ma sát f theo Re

Cho ống D:

Biểu đồ thểhiện sự phụthuộc giữa hệsố ma sát ftheo ReThínghiệm 3:

Lưu lượng Q theo áp suất ở các độ mở của van

Độ mở van 5: ¼

Biểu đồ thểhiện sự phụthuộc giữu

lưu lượng Q theo áp suất ở dộ mở van ¼

Độ mở van 5: ½:

Biểu đồ thể hiệnsự phụ thuộc giữu

lưu lượng Q theo áp suất ở dộ mở van ½

Độ mở van 5: ¾:

Biểu đồ thểhiện sự phụthuộc giữu

lưu lượng Qtheo ápsuất ở dộmở van ¾

Độ mở van 5: Hoàn toàn

Biểu đồ thể hiệnsự phụ thuộc giữu lưu lượng Q theo áp suất ở dộ mở van hoàn toàn

Đặc tuyến riêng và đặc tuyến van gắn vào mạng ống này (Q/Qmax theo độ mở/độ mở max)

Độ mở van ¼ /hoàn toàn

Độ mở Q/Qmax 1/4 0.955497 1/2 1.005236 3/4 1.04712

HT 1

IV Nhận Xét Kết quả Và Bàn Luận.

1 Giản đồ biểu diễn lưu lương Q đối với hiệu số thủy dầu áp suất qua màng chắn và Venturi :

Độ chênh cột áp tăng theo lũy thừa 2 đối với lưu lượng ∆p=K1Q

Ứng với một giá trị Q, ∆pm > ∆pv thì tổn thất năng lượng qua màng lớn hơn qua venturi

2 Giản đồ biểu diễn hệ số lưu lượng kế Cm, Cv theo Re :

Hệ số lưu lượng kế không thay đổi đối với một loại lưu lượng kế nhất định, không phụthuộc vào chế độ dòng chảy trong khu vực

Trong thực tế, hệ số Cm, Cv dao động quanh một giá trị nhất định Cm=0,5 Cv=0,8

Hệ số Cm,Cv dao động do dòng chảy không ổn định vì :

• Thay đổi lưu lượng

• Thay đổi độ mở của van 15

C biểu thị mức độ tổn thất năng lượng khi dòng chảy qua lưu lượng kế

Cv > Cm: Tổn thất năng lượng của lưu lượng khi dòng chảy qua lưu lượng kế venturi nhỏhơn tổn thất năng lượng của lưu lượng của lưu lượng kế màng

3 Giản đồ biểu diễn thừa số ma sát f theo Re :

Theo lý thuyết :

• Khu vực chảy tầng f=f1(Re)

• Khu vực chảy rối thành trơn f=f2(Re)

• Khu vực quá độ từ chảy rối thành trơn sang chảy rối thành nhám: f=f3(Re,∆/d)

• Khu vực chảy với thành nhám hoàn toàn f=f4(∆/d)

Theo thực nghiệm :

Từ giản đồ ta nhận thấy cùng một độ nhám tương đối nhưng sự phụ thuộc của f theo Rekhác nhau khi khảo sát trên những chiều dài ống khác nhau sự khác biệt ở trên là do sự khôngđồng nhất độ mở của van 13 giữa các lần thí nghiệm , sự rò rỉ chất lỏng dọc đường ống , độnhám của ống không đồng đều dọc theo ống (do gỉ sét)

Sự phân chia các khu vực chế độ chảy phụ thuộc vào độ nhám tương đối, đường kính củaống và vận tốc lưu chất trong ống do đó vùng Re chảy tầng của ống này có thể là vùng Re chảyrối của ống kia

4 Giản đồ biểu diễn lưu lượng Q theo độ mở của van tại một vài áp suất :

•Từ giản đồ ta nhận thấy : Van càng mở lớn thì lưu lượng qua van càng lớn ứng với mộttổn thất cột áp cho trước

•Mức độ tổn thất năng lượng cũng thể hiện ở chiều dài tương đương Le (bảng số liệu chothí nghiệm 3) Độ mở càng lớn thì Le càng nhỏ tức tổn thất cục bộ càng nhỏ

5 Đặc tuyến riêng của van tại các độ mở khác nhau :

•Đường đặc tuyến riêng của van nằm dưới đường 450 tức là van sử dụng là van cửa

•Độ mở của van ảnh hưởng nhiều đến tổn thất năng lượng của hệ thống, giản đồ cho thấyứng với cùng một trị số lưu lượng Q thì tổn thất áp suất qua van mở 1/4 là cao nhất và qua vanmở hoàn toàn là nhỏ nhất do đó để giảm tổn thất ta phải mở van hoàn toàn khi sử dụng.

•Do tổn thất năng lượng qua van nên áp suất ở đầu ra của van giảm Điều này được ứngdụng làm van tiết lưu thay đổi áp suất trong hệ thống dẫn khí

6 Các nguyên nhân gây sai số :

•Sự rò rĩ của chất lỏng trên đường ống

•Bơm hoạt động không đều (có thể do điện áp thay đổi)

•Đọc số trên thiềt bị đo không chính xác

•Trong quá trình tính toán khi làm tròn số không chính xác

•Tra các số liệu trên đồ thị không chính xác

•Thao tác làm chưa đúng kỹ thuật

•Mở van ở các lần khác nhau là khác nhau không chính xác

•Độ mở van không chính xác như yêu cầu bài ra

C. TRẢ LỜI CÂU HỎI LÝ THUYẾT.

câu 1: Mục đích bài thí nghiệm

khảo sát sự chảy của nước ở phòng thí nghiệm trong một hệ thống ống dẫn có đường kínhkhác nhau và có chứa lưu lượng kế màng chắn, venturi cùng các bộ phận nối ống như cút, van, chữT

Câu 2: Các thông số cần đo và trình tự thí nghiệm.

Các thông số cần đo:

 Lưu lượng W (lít)

 Thời gian t (giây)

 Pm (cmH2O), Pv (cmH2O)Trình tự thí nghiệm

Thí nghiệm 1: trắc định lưu lượng kế màng chắn venturi

 Mở van 9 cho nước vào bình đến vạch tối đa

 Mở hoàn toàn hai van 4, 5 đóng hai van 6, 7

 Cho bơm chạy và từ từ mở van 6 đồng thời mở cặp van V3

 Đóng van 6 lại và so sánh mức chất lỏng trong các nhánh áp kế (của từng cặp áp kế)xem có bằng nhau không Nếu không bằng nhau ta tiếp tục mở đóng van 6 và điều chỉnh các cặpvan V1, V8, và các van V9, V10 cho đến khi bằng mới thôi Nếu bằng nhau chúng ta tiến hành liền cácbước sau

 Ta chọn lưu lượng trước tùy ý (ghi vào bảng thí nghiệm) Từ từ mở van 7 đến độ mởtối đa, ứng với mỗi độ mở của van 7, với lưu lượng đã chọn ta đọc cột áp của venturi và màng chắntrên bảng đo áp kế, và thời gian trên đồng hồ bấm giây Khi nước trong bình gần hết, phải đóng van

7, mở van 6 và mở van 9 cho nước vào bình chứa Lặp lại thí nghiệm 3 lần

Thí nghiệm 2: thiết lập giản đồ f theo Re cho ống A, B, C, D

a) Cho ống A:

 Khóa van 7, mở van 6 và van 9 cho nước vào bình đến vạch tối đa

 Mở cặp van V4, đóng cặp van V3 Đóng van 6, so sánh mức chất lỏng trong các nhánháp kế của từng cặp xem có bằng nhau không Nếu không bằng nhau ta tiếp tục mở đóng van 6 vàđiều chỉnh các cặp van V1, V8, và các van V9, V10 cho đến khi bằng mới thôi Nếu bằng nhau chúng

ta tiến hành liền các bước sau

 Dùng van 6 để đièu chỉnh liều lượng (tương tự như điều chỉnh van 7 trong thí nghiệm1), ứng với mỗi độ mở của van 6 ta đọc độ giảm áp của màng và ống A ở độ dài l = 1.5m lặp lại thínghiệm 3 lần

b) Cho ống B, C, D

Thao tác tương tự đối với ống A, thay vì mở vaqn 4 thì lúc này ta mở van 3 hoặc van 2, van 1.(lưu ý: khi mở một trong bốn van 1, 2, 3, 4 thì ba van còn lại sẽ phải dóng hoàn toàn)

Thí nghiệm 3: định chiều dài tương đương

 Ta sử dụng van số 5 Đếm số vòng của van số 5, sau đó mở hoàn toàn van số 5

 Mở van 4, 6 và cặp van V2 các van còn lại đóng

 Đóng van 6, so sánh mức chất lỏng trong hai nhánh áp kế của từng cặp xem có bằngnhau không Nếu không bằng nhau thì ta phải điều chỉnh tương tự như các thí nghiệm trước cho đếnkhi bằng nhau mới thôi Nếu bằng nhau thì tiến hành liền các bước sau

 Cũng sử dụng van 6 để điều chỉnh lưu lượng như các thí nghiệm trước, ứng với mỗi độmở của van 6 ta đọc độ giảm áp của màng và van

 Xong thí nghiệm với độ mở hoàn toàn ta đóng van số 5về độ mở 3/4 , rồi tiếp tục đonhư trên

 Tương tự lặp lại thí nghiệm với độ mở van 5 là ½ và ¼

 Tính ltd của van số 5 Cho các độ mở khác nhau của van (dạng van phẳng hay còn gọilà van chỉnh lưu) ta có các giá trị như trong bảng sau:

Độ mở Mở hoàn toàn ¾ ½ ¼

Câu 3: nêu các phương pháp làm giảm trợ lực trên đường ống dẫn (II)

Trở lực trên đường ống dẫn có hai loại:

 Trở lực ma sát của chất lỏng trên thành ống

 Các trở lực cục bộ sinh ra khi có sự thay đổi hướng chuyển động của chất lỏng hay khi có sựthay đổi hình dạng của ống dẫn

Phương pháp làm giảm trợ lực:

Trên cơ sở của định luật niu-tơn lực ma sát nội của chất lỏng phụ thuộc vào độ nhớt và tốcđộ chuyển động của nó, có nghĩa là lực ma sát là hàm số của chuẩn số rây nôn Vậy để giảm trở lực

ta tăng vận tốc dòng chảy trong ống, giảm độ nhớt của lưu chất trong ống

Trở lực ma sát của chất lỏng với thành ống dẫn càng lớn khi chiều dài của ống dẫn càng dàivà đường kính ống càng bé Do đó ở dạng tổng quát hệ số trở lực ma sát của chất lỏng chuyển độngcó thể biểu diễn bằng phương trình.

Công thức tính trỡ lực cục bộ trong trường hợp có cút, van, có sự thay đổi dòng chảy… nhưsau:

td

td cb

gD

V l f P

Câu 4: Nêu các đặc điểm của áp suất thủy tĩnh:(I)

Aùp suất thủy tĩnh tác dụng thẳng góc với diện tích chịu lực và hướng vào diện tích ấy

Trị số áp suất thủy tĩnh tại một điểm bất kỳ không phụ thuộc vào hướng đặt của diện tíchchịu lực tại điểm này

Aùp suất thủy tĩnh tại một điểm bất kỳ là một đại lượng vô hướng p, chỉ phụ thuộc vào vị trícủa điểm đó, nghĩa là trong hệ tọa độ vuông góc Oxyz thì:

P = f(x, y, z)

Câu 5: Hiện tượng xâm thực là gì? Nguyên nhân và tác hại của nó ra sao?

Hiện tượng xâm thực trong bơm là: tại một nơi nào đó trong thân bơm áp suất giảm đột ngột,khi áp suất giảm thì chất lỏng bắt đầu bay hơi và tạo thành những túi gọi là túi khí hơi, những túinày nó chuyển động hỗn loạn nhưng có xu hướng chuyển động ra phần võ của bơm, ra đến đóchúng ngưng tụ lại và tạo thành những khoảng trống khiến cho chất lỏng các nơi khác dồn về vớivận tốc rất lớn, khiến cho bơm dễ bị vỡ Nếu khối chất lỏng có tính ăn mòn kim loại thì sự cố càngdể xảy ra với bơm đó

Nguyên nhân và tác hại của nó:

Nguyên nhân: do giảm áp suất đột ngột trong bơm, do chọ chiều cao hút không phù hợp, vậnchuyển chất lỏng ở nhiệt độ cao mà không tạo ra áp lực thủy tĩnh

Tác hại của nó là: làm cho hiệu suất và năng suất của bơm giảm đột ngột, sinh ra va đập, pháhoại guồng và thân bơm

Để khắc phục sự xâm thực người ta tiến hành ba phương pháp sau:

 Hạ tâm bơm xuống gần mặt thoáng hay là tâm bơm thấp hơn mặt thoáng càng tốt Chọnchiều coa hút phù hợp

 Đường ống hút phải kín tuyệt đối.

 Xem xét điểm đặt bơm có nhiệt độ hóa hơi của chất lỏng đã phù hợp chưa Nếu không phùhợp thì ta phải tính lại Nếu vận chuyển chất lỏng nóng phải tạo ra áp lực thủy tĩnh

Câu 6: Nêu công dụng (chức năng) của bầu khí trong hệ thống bơm pittông? (II)

Khi chiều cao vận chuyển lớn, áp suất tổn thất do lực quán tính có thể khá lớn Để giảm bớtnhững tổn thất này đến mức nhỏ nhất người ta lắp thêm bầu khí

Bầu khí là một cái bầu, không khí chứa trong đó cần có khả năng đảm bảo cho chuyển độngcủa chất lỏng điều hòa hơn và bơm làm việc êm hơn

Do hiện tượng mạch nhãy nên lưu lượng cung cấp không đều dễ sinh ra lực quán tính làmtăng trỡ lực của dòng chảy và hệ quả là áp suất của dòng chảy yếu đi do đó nhờ cái bầu khí mà lưulượng cung cấp đều hơn

Câu 7: chiều dài tương đương của van, cút, tê hay chỗ có trỡ lực cục bộ được định nghĩa là:

chiều dài của một đoạn ống thẳng có cùng tổn thất năng lượng tại van, cút trong cùng điều kiện nhưnhau

Câu 8: có mấy loại bơm? Kể tên chúng, phạm vi và giới hạn ứng dụng? (III)

Dựa vào nguyên lý làm việc người ta chia bơm làm ba loại sau:

 Bơm thể tích: chất lỏng được hút vào và đẩy ra khỏi bơm do sự thay đổi thể tích nhờmột bộ phận chuyển động tịnh tiến hay quay, do đó thế năng và áp suất của chất lỏng tăng lên Loạinày gồm có: bơm pittông, bơm răng khía, bơm cánh trượt, bơm trục vít, bơm màng

 Bơm ly tâm: năng lượng và áp suất chất lỏng tăng lên nhờ lực ly tâm tạo ra trong chấtlỏng khi guồng quay Ngoài bơm ly tâm còn có bơm hướng trục, bơm xoáy lóc cũng dựa trên nguyêntắc này

 Bơm không có bộ phận dẫn động: gồm một số loại bơm đặc biệt như bơm tia, bơm sụckhí, thùng nén, xiphông, …, không có bộ phận dẫn động như động cơ điện, máy hơi nước, mà dùngluồng khí hay hơi làm nguồn động lực đẩy chất lỏng chuyển động

Phạm vi và giới hạn ứng dụng của chúng: hiện nay trong các ngành công nghiệp và nhất làtrong ngành công nghiệp hóa chất các loại bơm được sử dụng rất rộng rãi Sử dụng loại bơm nào làtùy thuộc vào yêu cầu kỹ thuật (năng suất, công suất, hiệu suất) và yêu cầu về kinh tế (rẻ tiền, làmviệc an toàn … )

Bơm ly tâm được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp hóa chất và các ngànhcông nghiệp khác, nó được dùng trong phạm vi áp suất từ trung bình trở xuống và năng suất từ trungbình trở lên

Bơm pittông dùng khi năng suất tương đối nhỏ nhưng áp suất lớn và không đòi hỏi cung cấpđều đặn Dùng trong công nghiệp sản xuất bột giặt, sản xuất sửa …

Câu 9: khi nào cần ghép hai bơm làm việc song song và nối tiếp? Vẽ đường đặc tuyến bơm

cho hai trường hợp trên?

Dùng bơm ghép song song khi cần lưu lượng lớn Trong trường hợp này thì tùy thuộc vào yêucầu về lưu lượng nhiều hay ít mà ta ghép hai hay nhiều bơm song song với nhau

Dùng bơm nối tiếp khi cần áp suất cao Ví dụ khi cần bơm vào nhà lầu cao, thiết bị có ápsuất

Đường đặc tính của hai trường hợp này:

Đường đặc tính của hai bơm ghép song song

0

Đường đặc tính của hai bơm nối tiếp

Câu 10: chiều cao hút của bơm là gì? Tại sao chiều cao này lại bị giới hạn và giới hạn tối đa

là bao nhiêu? (II)

Chiều cao hút của bơm là chiều cao tính từ mặt chất lỏng ma bơm cần hút đến tâm bơm.Chiều cao bơm bị giới hạn vì nó phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố: chiều cao áp suất khí quyển,vào tổn thất áp suất để khắc phục trở lực và cuối cùng phụ thuộc vào áp suất trên pittông ở thời điểm hút Mặt khác ta thấy áp suất khí quyển là khác nhau ở những độ cao khác nhau so với mặt biển Aùp suất lại phụ thuộc vào áp suất hơi bão hòa của chất lỏng đẩy đi, mà áp suất hơi bão hòa của chất lỏng lại phụ thuộc vào nhiệt độ của chất lỏng được hút đi Mỗi loại bơm với mỗi loại công suất khác nhau thì sẽ tạo ra những áp suất hút khác nhau do đó chiều cao hút sẽ khác nhau và co giới hạn

Chiều cao hút giới hạn tối đa là:

Zh ≤

g

v d

l

P bh

2)(

2

∑

++

γ

Câu 11: dựa vào chi tiết nào của bơm để phân biệt bơm cao áp và bơm thường?

Để phân biệt bơm cao áp với bơm thường ta dựa vào cơ cấu truyền động năng của bơm để phân biệt chúng

Câu 12: các số liệu đo được trong thí nghiệm này củng như dòng chảy của lưu chất có ổn

định được không? Tại sao?

Các số liệu đo được trong thí nghiệm này củng như dòng chảy của lưu chất không ổn định được vì:

Mỗi lần thí nghiệm sẽ có độ mở van khác nhau tức là độ mở van không chính xác trong tất cảcác thí nghiệm Mặt khác do mức chất lỏng trong thùng chứa ở mỗi thí nghiệm là khác nhau dẫn đếncó sự sai khác khi áp suất thủy tĩnh tác dụng lên bơm là khác nhau Lưu lượng đọc cho mỗi thí nghiệm lặp lai như nhau không chính xác, trong quá trình thí nghiệm thì thao tác chưa được chuẩn

Câu 13: nguyên tắc đo lưu lượng của lưu lượng kế màng chắn và ventury? Ơû trong bài là đo

trực tiếp hay gián tiếp?

nguyên tắc đo lưu lượng của lưu lượng kế màng chắn và ventury là dùng sự giảm áp suất của lưu chất khi chảy qua chúng để đo lưu lượng Cụ thể là:

định trước lưu lượng sau đó dùng van số 6 để điều chỉnh sự cân bằng của mức chất lỏng trongmàng chắn và ventury rồi dùng van số 7 để đo lưu lượng, khi van số 7 mở ta đọc được sự chênh lệcháp suất trên màng chắn và ventury qua đó ta đo được lưu lượng qua chúng

Ơû trong bài là đo trực tiếp

Câu 14: có mấy loại van? Vẽ đặc tuyến riêng của vài loại van sử dụng trong hệ thống cấp

thoát nước mà em đã học hoặc đã biết?

Có 3 loại van:

- van kim: được sử dụng để đo, chỉnh áp suất được dùng trong phòng thí nghiệm, hoặc cácdụng cụ đo mục đích điều chỉnh áp suất và lưu lượng

- van cửa: để đóng, mở, lưu thông Ưùng dụngtrong đời sống, trong các xí nghiệp chế biến thựcphẩm

- Van cầu: ứng dụng trong nồi hơi Trong các bể chứa nước lớn công nghiệp

Câu 15: cho biết các công thức tính hệ số ma sát phụ thuộc vào Re? (I)

ReRe

Khi Re ≤ 100000

4 / 1

Re

316.0

=

trơn

λ

cầukim

cửa

∆

nhám

71.3lg(

214.1lg2

1

λ

Công thức Antơsun

25 , 0

Re

10046

.11

Re

6811

,3lg21

Câu 16: cho biết các công thức tính hệ số lưu lượng của lưu chất qua lỗ bình hay từ các bồn

Trong đó: V: lưu lượng (m3/s)

H a : áp suất chảy(m)

0

f : diện tích mặt cắt ngang của lỗ (m2)

Khi thắt dòng hoàn toàn, với các lỗ nhỏ ở trong bình:

µ ε ϕ=

Trong đó: ε: hệ số thắt dòng

f : diện tích mặt cắt ngang ở chỗ dòng bị thắt

ϕ: hệ số tốc độ

Câu 17: Đồ thị nêu mối quan hệ giữa độ nhớt của chất lỏng và chất khí phụ thuộc vào nhiệt

độ

3/ 2 0

273

µ -độ nhớt động lực của khí ở nhiệt độ 0oC

T- nhiệt độ của khí, oK

C- hằng số phụ thuộc từng loại khí.

Câu 18: định nghĩa độ dốc thủy lực, bán kính thủy lực?

Bán kính thủy lực hay độ dốc thủy lực là: tỷ số giữa mặt cắt ướt (A) và chu vi ướt (χ) ký hiệu là J

2

R d

Câu 19: Dựa vào cấu tạo lưu lượng kế màng chắn và venturi,cùng một lưu lượng chảy qua,

hệ số lưu lượng kế qua màng thấp hơn lưu lượng kế venturi

Theo lý thuyết:

( 4)

.21

P g C

Hệ số lưu lượng kế không thay đổi đối với một loại lưu lượng kế nhất định, không phụ thuộcvào chế độ dòng chảy trong khu vực

Trong thực tế, hệ số Cm, Cv dao động quanh một giá trị nhất định Cm=0,5, Cv=0,8

Hệ số Cm,Cv dao động do dòng chảy không ổn định vì :

• Thay đổi lưu lượng

• Thay đổi độ mở của van 5

C biểu thị mức độ tổn thất năng lượng khi dòng chảy qua lưu lượng kế

Cv > Cm: Tổn thất năng lượng của lưu lượng khi dòng chảy qua lưu lượng kế venturi nhỏ hơntổn thất năng lượng của lưu lượng của lưu lượng kế màng

Câu 20: Khi thiết kế, tính toán xong bơm hay quạt, muốn chọn chúng theo tài liệu của nhà

máy sản xuất sẵn ta phải dựa vào các thông số:

- năng suất của quạt Q, m3/h

-chế độ làm việc của quạt, bơm được xác định bằng những số liệu thành lập cho từng loại.Trên trục tung của đồ thị đặt giá trị áp suất toàn phần Htính bằng mmH2O, còn trên trục hoành là giátrị năng suất Q tính bằng 1000m3/h hoặc m3/h

Dựa vào giá trị Q và H đã cho theo đặc tuyến, ta xác định số vòng quay, hiệu suấtcủa quạtvà tốc độ vòng của bánh guồng Đưa ra tốc độ vòng để đánh giáđộ bền cơ học của quạt, bơm vàtiếng ồn cơ học và khí động học gây ra.

Theo năng suấtđã cho, xác định được tốc độ trung bình ở cửa ra và cửa vào (tính bằng m/s )và áp suất động học tương ứng của nó (tính bằng mmH2O) ở trên thangsong song với trục nằmngang

Khi xác định số quạt cần cố gắng sao cho giá trị áp suất và năng suất đã cho tương ứng vớigiá trị cực đại củahiệu suất

Nên chọn quạt với giá trị hiệu suất không nhỏ hơn 0.9 hiệu suất cực đại

Đặc tuyến để chọn quạt thành lập đối vớikhông khí sạch ở điều kiện tiêu chuẩn nghĩa là khi

t=20oC,ρ=1.2 kg/m3, áp suất 760 mmHg, và hàm ẩm tương đối của không khíϕ=50%.

Câu 21: nêu cấu tạo và nguyên lý làm việc của bơm ly tâm? Giải thích tại sao phải mồi nước

trước khi cho bơm chạy?

Cấu tạo: bơm ly tâm gồm có rôto, vỏ bơm, thân bơm, đường ống hút, đường ống đẩy và cánh

bơm

Nguyên lý làm việc: khi rôto quay thì áp suất tại tâm rôto là bé nhất Do tính liên tục và tính

chảy của lưu chất nên chúng được dâng lên tới tâm bơm và tại đây dòng lưu chất được nhận thêm một công do lực ly tâm cung cấp để nó chuyển động lên ống đẩy

Phải mồi nước trước khi cho bơm chạy vì: Nếu như không mồi đầy chất lỏng thì guồng độngsẽ quay trong môi trường không khí và không tạo được độ chân không cần thiết để nâng chất lỏng từmức thấp vào bơm Dẫn đến bơm hoạt động ở chế độ không tải, có thể dẫn đến cháy bơm

Câu 22: Ngoài màng chắn và ventury còn có lưu lượng kế kiểu tự cảm Khi lưu chất chảy

qua ống có quấn 1 cuộn dây có độ tự cảm thì sẽ hiện giá trị

Câu 23: So sánh độ chính xác khi đo của hai loại lưu lượng kế: màng chắn và venturi

Độ chính xác của việc đo lưu lượng bằng màng và venturi phụ thuộc vào lưu lượng ban đầucho trước (Q=VxA) Ta có thể dùng lưu lượng này để so sánh với lưu lượng đo bằng màng vàventuri Nếu giá trị nào gần với giá trị lưu lượng đầy thì độ chính xác của giá trị đó càng cao

So với màng chắn thì phép đo với venturi chính xác hơn vì đối với các vòi phun tieu chuẩn(venturi) thì có thể xác định được lưu lượng rất nhỏ, nó đáp ứng được đòi hỏi hao hụt áp suất thậtnhỏ

Câu 24: Việc thiết lập công thức xác định tổn thất ma sát theo quãng đường dựa vào lý

V P

Z g

V P

22

2 2 2 2 2

2 1 1 1 1

αγ

αγ

Trong trường hợp dòng chảy đều là có áp, ta có v1 = v2 và α1 = α2, do đó:

d

h

P Z

Trong trường hợp dòng chảy đều là không áp, ngoài v1 = v2 và α1 = α2, ta còn có: P1 = P2 vì độsâu của hai trọng tâm của hai mặt cắt đều bằng nhau, do đó:

d

h Z Z

P Z

Thiết lập cân bằng nhiệt lượng.

II Cơ Sở Lý Thuyết.

Quá trình truyền nhiệt trong thiết bị dạng ống lồng ống là một ví dụ của sự truyền nhiệt phứctạp Ơû đây diễn ra sự trao đổi nhiệt giữa hai lưu chất được ngăn cách bởi vách ngăn kim loại, baogồm truyền nhiệt đối lưu từ dòng nóng đến vách, dẫn nhiệt qua thành ống kim loại và đối lưu nhiệtgiữa dòng lạnh với ống

1 Phương trình cân bằng nhiệt lượng cho hai dòng lưu chất

Q = G1C1(t1V – t1R) = G2C2(t2R - t2V), W

Trong đó:

G1, G2 : lưu lượng dòng nóng và lạnh, Kg/s

C1, C2 : nhiệt dung riêng trung bình của dòng nóng và dòng lạnh, J/Kg.K

t1V, t1R : nhiệt độ vào và ra của dòng nóng, 0C

t2R, t2V : nhiệt độ ra và vào của dòng lạnh, 0C

2 Phương trình biểu diễn quá trình truyền nhiệt

L t K

Q= 1.∆ log , W.

L: chiều dài ống, m

K1: hệ số truyền nhiệt dài, W/m0C

log

t

∆ : chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit, 0C

3 Độ chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit

nho lon

nho lon

t t

t t t

∆ : Hiệu số nhiệt độ giữa dòng nóng và dòng lạnh ở đầu vào hoặc ra có giá trị bé.

4 Hệ số truyền nhiệt dài lý thuyết, K∗ tính trên 1m chiều dài ống

cau ng tr

ng tr

l

d

r d d

d d

K

++

+

=

∗

2 1

1ln

2

11

αλ

d , : đường kính ngoài và trong của ống truyền nhiệt, m

λ: hệ số dẫn nhiệt của ống, W/m.0C

d : đường kính lớp cáu, m

5 Hệ số cấp nhiệt α1,α2 giữa vách ngăn và dòng lưu chất

R t

n m

A

25 0

Pr

PrPrRe

 Chế độ chảy của các dòng lưu chất

 Sự tương quan giữa dòng chảy và bề mặt truyền nhiệt

 Đặc điểm bề mặt truyền nhiệt (độ nhám, hình dáng, …)

B THÍ NGHIỆM:

I Kết Quả Đo :

Lưu lượng dòng nóng

5

ống A 64.8 58 32.9 34.2 66 58.9 33.5 34.5 65.2 58.3 33.5 34.1 ống B1 64 57.7 32.9 34.7 65.4 58.5 33.4 34.4 65.1 58.3 33.6 34.7 ong B2 64.3 58 32.9 34.4 65.3 58.7 33.4 34.1 65.1 58.5 33.6 34.2

6 ống A 64.9 58.5 33.5 33.8 65.9 59.2 33.

5 33.7 65.5 58.4 33.7 34.1ống B1 65 58.2 33.5 34.3 66 58.9 33 34.1 65.5 58.1 33 34.1

5 3 ống B2 64.7 58.4 33.6 33.8 65.8 59.3 33.6 33.8 65.5 58.3 33.7 34.1

II Kết Quả Tính.

1 tính Q, xác định tổn thất nhiệt:

Q được tính theo công thức sau: Q = G1C1(t1V – t1R) = G2C2(t2R - t2V), W

Trong đó:

G1,G2: lưu lượng dòng nóng và dòng lạnh tính bằng Kg/s

Để có G1,G2 là Kg/s ta có:

G = Gdo.ρ:

Với Gdo đổi ra m3/s

ρ: tra sổ tay tập 1 theo nhiệt độ trung bình của từng dòng

Ơû đây Q1: tính cho dòng nóng

Q2: tính cho dòng lạnh

Sau khi có Q1,Q2: ta xác định tổn thất nhiệt:

∆Q = Q1 – Q2

C1, C2: tra sổ tay tập 1 theo nhiệt độ trung bình cho từng dòng

Lưu lượng dòng lạnh t1V t1R t2V t2R t1V t1R t2V t2R t1V t 1R t 2V t 2R