1) Phương trình cơ bản của tĩnh lực học chất lỏng:
Z(m) + P/ƿg = const ; Lưu lượng thể tích:
Q = fω , m3/s ; Lưu lượng khối lượng: Qm = ƿQ = ƿfω , kg/s
Độ nhớt: Fms = µA [dω/dn] , N (phụ thuộc vào tính chất
vật lý và nhiệt độ, ko phụ thuộc áp suất)
trong đó : Fms : lực ma sát bên trong chất lỏng , N
A: diện tích tiếp xúc giữa các lớp chất lỏng, m2
µ:hệ số tỉ lệ ; µ=Fms/ A dv/dn , Ns/m2(độ nhớt động lực gọi là
miêu)
1 Ns/m2 = 1 kg/ms = 10 P = 1000 cP, 1kg = 10N
v = µ/ƿ , m2/s (độ nhớt động học) 1st(stoke) = 1 cm2/s
Re = ƿωdtd/µ = ωdtd/V (chuẩn số reynolds)
dtd = 4f/U(nếu ống trên có đường kính D
f = D2/4 v = D ; dtd = 4f/U = D)
trong đó: ƿ: khối lượng riêng lưu chất , kg/m3
µ: độ nhớt động lực học lưu chất, kg/ms
V : độ nhớt động học, m2/s
ω: vận tốc dòng lưu chất chuyển động trong ống , m/s
dtd: đường kính tương đương, m
Re < 2320 : chảy tầng (chảy theo phương dòng chảy)
Re = 2320 – 10000 ; chảy quá độ
Re > 10000 : chảy xoáy ( chảy hỗn độn)
dtd : 4f/U Trong đó: f: tiết diện ống ; U: chu vi thấm ướt của ống,
m
nếu ống có tiết diện tròn đường kính D thì f = D2/4
Chương1:
áp lực của chất lỏng lên đáy bình và thành bình:
PA = P0 + ρghA , N/m2 (P0 được tính theo áp suất dư) lưu lượng thể tích:
Q = fω , m3/s ; lưu lượng khối lượng: Qm = ρQ = ρfω , kg/s
Lưu lượng nước thoát ra : Q2 = v2d2/4
v1s1 = v2s2(pt dòng liên tục)
z1 + p1/ρg + v1/2g = z2 + p2/ρg + v2/2g
* Trở lực: hms = λLω2/D2g , m ; Trở lực cục bộ : hcb = ∑ εi ω2/2g , m
∑ hm = hms + hcb ; Công suất của bơm: 1Hp = 0,7157 kw
N = ρgQH/1000η , kw (η : hiệu suất của bơm)
Năng suất của bơm pitông: Q = ηFSn , m3/ph ( F = D2/4)
Năng suất của bơm tác dụng kép: Q = ηn(2F – f)S , m3/ph ( f = d2/4)
Bài toán 1: Tính toán thiết kế bơm
B1: chọn mặt cắt tại 2 mặt thoáng 1-1 và 2-2
B2: Viết pt bernulli cho mặt cắt 1-1 và 2-2
z1 + p1/ρg + v1/2g + Hb = z2 + p2/ρg + v2/2g + ∑ hms
Bài toán 2: thử lại bơm
B1: chọn mặt cắt 1-1 và 2-2 ( tại 2 đồng hồ kế)
B2: Viết pt bernulli đi qua 2 mk 1-1 và 2-2
z1 + p1/ρg + v1/2g + Hb = z2 + p2/ρg + v2/2g + ∑ hms ⇒Hb = z2+ (p2
-p1)/ρg
Chương 2:
*Thiết bị lắng hệ bụi:
vào ra
chọn h → L(1m;1,2m;1,5m )
Điều kiện để hạt bụi lắng trong buồng
lắng: L/v = h/U0 ( v = 2-3m/s)
L F = vs/ω0 , m2 ; vs : lưu lượng hệ khí vào ; ω0: vận tốc lắng
Mặc khác: F = BL = vs/nω0 , m2 ; n: số ngăn bằng ; H = n.h + (n -1)δ
Q = Qsotang/n ; F = Q/U0 = BL (U0:vận tốc lắng) ⇒B
* Bể lắng đứng:
vào máy thu nước ra
B ra
d1 H3
H1
ống phân phối nước vào D α
H2 thân trụ d2
đáy nón ống trung tâm máy thu nước ra
*Tính toán: Đk lắng: v ≤ U0⇒ v ; Diện tích lắng 1 bể: F = Q/v
*Diện tích tổng: Fl + Ftt ⇒F = β.Fl/n + Ftt
n: số bể lắng ; β: hệ số chứa đầy ; Fl: diện tích lắng ; Ftt: diện tích trung tâm
Fb > 30 m2 làm (6÷ 8) nhánh Nước chảy trong ống hoặc máng với vận tốc v= 0,6÷0,7 m/s
Fm = Q/v = ? ⇒ B
*Phần nén cặn: chiều cao nén cặn: H2 = (D-d)tagα/2
- Thể tích phần nén cặn: Wl = H2 (F1+F2+(F1.F2)1/2)/2 α: 400 ÷600 ; H = 2,6 ÷5 m
F1: diện tích đáy nón lớn ; F2: diện tích đáy nón nhỏ
* Cyclone lắng:
L ống tâm
hL
H3
Cửa nhập liệu Thân trục
H1
D
α
H2
đáy nón
*tính toán thiết kế Cyclone:
- vận tốc dòng hỗn hợp: vt = ωrtb , m/s
rtb: bán kính quay trung bình ; rtb = (R1+R2)/2
R1 : bán kính ngoài ống tâm ; R2: bán kính trong vỏ trụ
*tổn thất áp suất của dòng chảy: P = (ζ − ρ − vq)/2 ρ: khối lượng riêng pha liên tục ; ζ: hệ số trở lực trong Cyclone
vq: tốc độ dòng quy ước trong cyclone ; vq = Qs/.R2
Qs: lưu lượng dòng hỗn hợp qua Cyclone, m3/s
*trình tự tính Cyclone:
- cho trước tỉ số P/ρ (350 ÷ 750) ; ζ = 60 ÷ 180
- tính sơ bộ vận tốc quy ước vq = 2P/ζ.ρ ; D = 4Qs/vq
- làm tròn D và tra bảng, tính lại giá trị quy ước
- tính lại trở lực P xem có nằm trong khoảng cho phép
Trang 2+ tính vq = Qs//.R2 ; tính P ⇒ P/ρ ⇒ thỏa ko
*Cyclone chùm: Năng suất riêng: vx = n.vs ; n: số lượng cyclone
Chương 3: Lọc
1) Lọc với áp suất khơng đổi:(P = const):
pt: q2 + 2Cq = kt với C = Rv/r0x0 ; k = 2P/µ.r0x0 ; q = v/s
2) Lọc với tốc độ lọc khơng đổi: w = v/s.t = P/ µ(r0x0.v/s+Rv)
⇒ q2 +Cq = kt/2 ; C = Rv/r0.x0 ; k = 2P/µ.r0x0
lấy vi phân 2 vế pt theo q: dq/dt = 4q/k + 2C/k
tuy nhiên k thay đổi theo áp suất
P = Pb + Pv = µ.r0x0.w2.t + µRv.w
hpnước vào máng phân phối
nước vào
hn
hc cát lọc
hd 0000000000000000000000000000 sỏi đỡ
ht nước sau lọc
vùng thu nước lọc
chụp lọc
*tính tốn bể lọc chậm: diện tích bể lọc chậm: F = Q/v
- số bể lọc: sơ bộ chọn bể theo CT: Nv/(N -1) ≤ vtc
- chiều cao tồn phần của bể: H = ht + hđ + hc + hn + hp (m)
ht : (0,3÷ 0,5) , m ; hn: (0,8÷1,8) , m thường lấy 1,5 m
hp: (0,3÷0,5) , m
* Bể lọc nhanh trọng lực:
túi vải
*tính tốn thiết bị: diện tích bể lọc:
S = 3600.vs/qvη , m2 ; η = 0,85 ; số túi lọc cần thiết: Z = S/∏DJ
*trở lực của thiết bị lọc túi vải tính theo thực nghiệm:
P = Aqv , mH2O ; A = 0,025÷0,35 ; n = 1,25÷1,35
1 atm = 760 mmHg = 10,33 mH2O = 1,033KG/cm2
1 at = 735,5 mmHg = 10 mH2O = 10 KG/cm2 = 14,22 PS = 1 barr
= 9,81.104 N/m2 = 9,81.104 Pa(đơn vị SI là N/m2)
*Thiết bị tầng sơi:
kkhí buồng phân ly
khu vực sơi nạp liệu tháo liệu
kkhí lưới phân phối khí
*kích thước khu vực tầng sơi:
- hình dạng(trụ trịn,chữ nhật) :S = Q/U , m2
- khối lượng vật liệu trong lớp sơi: Gr = Gs.t , kg
- chiều cao ban đầu khối vật liệu hạt: h0 = Gr/ρ.v.s , m Chương 4: khuấy
*thiết bị khuấy:
N động cơ hộp truyền động
trục khuấy dk hk1 HJ
thùng khuấy
hk2 cánh khuấy D
*các thơng số cơ bản của hệ khuấy:
-bán kính khuấy trộn theo Fausto :R0 = a.0,15(N.747/µ.0,00211)1/2
∗loại chân vịt đặt theo phương chiều trục a = 0,5
*loại chân vịt đặt theo phương vuơng gĩc trục a = 0,15
*loại tuabin đặt theo phương chiều trục a = 0,2
*loại tuabin đặt theo phương vuơng gĩc trục a = 0,3
D = 2R ; dk = 2rk ; GD = D/dk
*cường độ khuấy: Re = ndkρ/µ ; cơng suất khuấy trộn: N = KN.ρ.n3.dk
*Mức độ khuấy trộn: với trường nhiệt độ: t/ttb = 1 - t/ttb
-với trường vật chất: c/ctb = 1 - c/ctb
Rm = Rek.dk/2(1000+1,6Rek) ; tốc độ cách khuấy: ngh
*tính theo chuẩn số Renol ; ngh = [Rek]gh.µ/ρ.dk , v/s [Rek]gh = 0,4(hk1/dk)0,58√ Ga/(1-10.Ga-0,18)
Ga là chỉ số Galilê: Ga = ρ.g.dk/µ2 Trong kỹ thuật áp dụng cơng thức: [Rek]gh = C1(hk1/hk)0,75√Ga
*tốc độ cánh khuấy bắt đầu khuấy xâm thực được tính:
nX = Re.kX.µ/ρ.dk = Re.kX /dk
* cơng suất khuấy: N = kN.ρ.n3.dk
*F0: chỉ số Furie: F0 = - 0,43ln(1-η) ; tốc độ cân bằng:
vc = √ 4/3Cd.gh(ρr - ρ)/ρ , m/s
Ar = d3(ρr - ρ)ρg/µ2 : chỉ số đồng dạng Arsimet
*chỉ số đồng dạng Li-a-Sen-cơ:
Trang 3Ly = R0/Ar = vc.ρ2/µg(ρr - ρ) ⇒vc = (Ly.µg(ρr - ρ)/ρ2)1/3
*Bể lắng ngang:
B1 B2
l 1 d
H 2
H 3 H 1 l 2 l2
l 3
l3 α
B
L *Tính tốn:(pp Nga) - chọn tỉ số H/L ⇒ α, k ; Dựa vào điều kiện lắng: H/L = U0 - ω/v0⇒tính v0 ; chọn H ⇒ L ⇒ B Kiểm tra lại Re: Re rối: U0 - ω ; Re chảy tầng : U0 hệ số k phụ thuộc vào tỉ số L/H theo bảng: L/H 10 15 20 25 α 1,33 1,5 1,67 1,82 k 7,5 10 12 13,5 *tính tốn:(pp Mỹ- Nhật) - chọn L/H - chọn H ⇒ L ( v0 < 16,3 mm/s) Kiểm tra: Fr ≥ 10-5 ; đk lắng H/L = U0 - ω/v0 BT: tính tốn thiết kế bể lắng đứng cơng suất Q = 3000 m3/ngd dùng để lấy cặn d = 100 µm ( U0 = 8 mm/s , Ftt = 6 m) Giải: Q = 0,035 m3/s ; U0 = 8.10-3 m/s ; v ≤ U0 ⇒ v= 0,007 m/s Fl = Q/v ; F = 1,3.5/1 +6 = ? ; (n= 1, β = 1,3)⇒ D pp mỹ nhật: chọn L/H = 30 ; ;chọn H = 2 ⇒L = 60 chọn v =16 mm/s = 0,016m/s B = Q/H.v0 ; R = BH/B+2H ; Fr = v0/gR = pp Nga: chọn L/H = 15 ; chọn H = 2 ⇒L= 30 H/L = U0 – w/v0 ; Re = v0R/ - Khối lượng riêng: là đại lượng của 1 đơn vị thể tích lưu chất. ƿ(rô) = lim m , kg/m3 0 V Trong đĩ: : khối lượng riêng lưu chất, kg/m3 : khối lượng lưu chất trong thể tích V - Thể tích riêng: là thể tích của lưu chất trong 1 đơn vị khối lượng V = 1/ , m3/kg - Trọng lượng riêng: là trọng lượng của 1 đơn vị thể tích Ƴ = P/V = mg/V = ƿg , N/m3 Trong đĩ : P: Trọng lượng của lưu chất, N V : Thể tích lưu chất, m3 g : gia tốc trọng trường, m/s2 - Tỉ trọng: là tỷ số giữa trọng lượng riêng chất lỏng so với trọng lượng riêng của nước Trọng lượng riêng kí hiệu: d d = Ƴchất lỏng = ƿchất lỏng g = ƿchất lỏng
Ƴnước ƿnước g ƿnước