Đề cương ôn tập học phần thủy lực đại cương

Đề cương ôn tập học phần thủy lực đại cương ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP HỌC PHẦN THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG AT6001 PHẦN I: LÝ THUYẾT Câu 1: Trình bày các tính chất cơ bản của chất lỏng. Sự giống và khác nhau giữa chất lỏng và chất khí. Cho ví dụ minh họa. Câu 2: Trình bày các lực tác động lên chất lỏng. Khái niệm và tính chất của áp suất thủy tĩnh. Câu 3: Trình bày thí nghiệm của Newton với chất lỏng thực, viết công thức tính ứng suất tiếp, lực ma sát giữa các lớp chất lỏng chuyển động. Câu 4: Thiết lập phương trình cơ bản thủy tĩnh, ý nghĩa của phương trình. Câu 5: Nêu định nghĩa và viết phương trình mặt phẳng đẳng áp. Trình bày tính chất của mặt phẳng đẳng áp. Câu 6: Trình bày các loại áp suất. Biểu đồ phân bố và các dụng cụ đo áp suất. Câu 7: Trình bày định luật Acsimet, điều kiện cân bằng của một vật ngập hay chìm một phần trong chất lỏng. Câu 8: Trình bày nội dung hai phương pháp nghiên cứu chuyển động của chất lỏng. Ưu nhược điểm của từng phương pháp. Câu 9: Trình bày các yếu tố thủy lực của chất lỏng, cho ví dụ minh họa. Câu 10: Thế nào là đường dòng, dòng nguyên tố chất lỏng. Viết phương trình liên tục ở dạng tổng quát. Câu 11: Phát biểu định luật Pascal và những ứng dụng cơ bản của định luật này. Câu 12: Thế nào là tổn thất đường dài, tổn thất cục bộ, cho ví dụ minh họa. Nêu phương pháp xác định tổn thất. Câu 13: Trình bày thí nghiệm Reynolds và rút ra kết luận. Câu 14: Trình bày các ứng dụng của phương trình Becnuli. Câu 15: Trình bày điều kiện để sử dụng phương trình Becnuli, viết phương trình becnuli cho toàn dòng chảy của chất lỏng thực. Câu 16: Dựa vào thí nghiệm của Reynolds hãy trình bày các tiêu chí để phân loại các trạng thái của dòng chảy. Câu 17: Nêu khái niệm tổn thất cục bộ, cách xác định và một số công thức phổ biến để xác định tổn thất cục bộ.

ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP HỌC PHẦN THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG

AT6001 PHẦN I: LÝ THUYẾT

Câu 1: Trình bày các tính chất cơ bản của chất lỏng Sự giống và khác nhau giữa chất lỏng và chất khí Cho ví dụ minh họa

Câu 2: Trình bày các lực tác động lên chất lỏng Khái niệm và tính chất của áp suất thủy tĩnh

Câu 3: Trình bày thí nghiệm của Newton với chất lỏng thực, viết công thức tính ứng suất tiếp, lực ma sát giữa các lớp chất lỏng chuyển động

Câu 4: Thiết lập phương trình cơ bản thủy tĩnh, ý nghĩa của phương trình

Câu 5: Nêu định nghĩa và viết phương trình mặt phẳng đẳng áp Trình bày tính chất của mặt phẳng đẳng áp

Câu 6: Trình bày các loại áp suất Biểu đồ phân bố và các dụng cụ đo áp suất Câu 7: Trình bày định luật Acsimet, điều kiện cân bằng của một vật ngập hay chìm một phần trong chất lỏng

Câu 8: Trình bày nội dung hai phương pháp nghiên cứu chuyển động của chất lỏng Ưu nhược điểm của từng phương pháp

Câu 9: Trình bày các yếu tố thủy lực của chất lỏng, cho ví dụ minh họa

Câu 10: Thế nào là đường dòng, dòng nguyên tố chất lỏng Viết phương trình liên tục ở dạng tổng quát

Câu 11: Phát biểu định luật Pascal và những ứng dụng cơ bản của định luật này Câu 12: Thế nào là tổn thất đường dài, tổn thất cục bộ, cho ví dụ minh họa Nêu phương pháp xác định tổn thất

Câu 13: Trình bày thí nghiệm Reynolds và rút ra kết luận

Câu 14: Trình bày các ứng dụng của phương trình Becnuli

Câu 15: Trình bày điều kiện để sử dụng phương trình Becnuli, viết phương trình becnuli cho toàn dòng chảy của chất lỏng thực

Câu 16: Dựa vào thí nghiệm của Reynolds hãy trình bày các tiêu chí để phân loại các trạng thái của dòng chảy

Câu 17: Nêu khái niệm tổn thất cục bộ, cách xác định và một số công thức phổ biến để xác định tổn thất cục bộ

PHẦN II: BÀI TẬP

Bài 1

Một thùng đựng nước có thể tích nước là 2000 (m3) ở điều kiện nhiệt độ 50C Phần thể tích nước tăng lên là bao nhiêu sau khi tăng nhiệt độ lên 150C? Biết hệ số giãn

nở của nước là βt = 0,000015 (1/t = 0,000015 (1/0C)

Bài 2

Đường ống thép có đường kính d= 0.4 m và chiều dài λ = 1 km được lắp đặt dưới

áp suất P=2.106 Pa và nhiệt độ 𝑡1=100𝐶 Xác định áp suất của nước trong ống khi tăng nhiệt độ lên 𝑡2=150𝐶 do nung nóng bên ngoài Cho biết 𝛽𝑤 =5∗10−10 𝑃𝑎−1;

𝛽𝑡=155∗10−6 oC-1

Bài 3 Xác định sự thay đổi mật độ của nước khi đun sôi từ t1 =7 oC đến t2 =97oC, biêt βt = 0,000015 (1/p = 400*10-6 oC-1

Bài 4 Xác định thể tích nước cần đổ thêm vào đường ống có đường kính d

=500mm dài 1000m để tăng áp suất lên một lượng Δp=5*10p=5*106 Pa ( bỏ qua biến dạng của đường ống) Biết hệ số nén của nước là βt = 0,000015 (1/p=12∗10-9 𝑃𝑎−1

Bài 5 Đường ống dẫn nước có đường kính trong d =500mm, dài λ=1000m chứa đầy nước ở trạng thái tĩnh dưới áp suất p= 4at và nhiệt độ to =5 oC Biết hệ số giãn

nở do nhiệt độ của nước βt = 0,000015 (1/t =0,000014 oC-1 và hệ số nén βt = 0,000015 (1/p = 1/2100 cm2/kG Bỏ qua sự biến dạng và nén giãn nở của thành ống Xác định áp suất trong ống khi nhiệt độ trong đường ống tăng lên t1=15 oC

a, Áp suất thủy tĩnh

Bài 6 Một bình kín chứa dầu (có tỉ trọng δ=0.8) và nước như hình vẽ Biết áp suất

dư khí trong bình đo được P =1 kPa, chiều cao các đoạn H1 = 1,5m, H2 = H3 =0,5m Xác định chiều cao cột nước h1 và h2

Hình bài 6 Bài 7 Một thùng có 2 ngăn chứa nước và thủy ngân (tỉ trọng δ = 13,6) như hình

vẽ Ngăn thư nhất kín và ngăn thứ 2 thông với khí trời Biết H1 =3 m, H2 = 2,9 m

và H3 = 0,8 m

a, Xác định áp suất khí Po trong ngăn thứ nhất

b, Muốn cho mực nước và thủy ngân ngang nhau thì áp suất Po phải bằng bao nhiêu

Hình bài 7 Bài 8 Một ống chữ U thông với khí trời chứa nước và một chất lỏng lý tưởng có tỷ

trọng δ như hình vẽ

a, Nếu chất lỏng có δ = 0,8 và chiều cao H =50 cm hãy xác định độ chênh h giữa mặt thoáng của nước và chất lỏng

b, Nếu tăng tỷ trọng của chất lỏng lên thì độ chênh h tăng hay giảm, tại sao ?

Hình bài 8 Bài 9 Có một hệ thống gồm hai ống hình trụ; ống lớn bên trái kín, áp suất tại điểm

B là PB = 155500 N /m2; ống nhỏ bên phải có tiết diện S =600cm2 với pittông di chuyển bên trên Trong hệ thống chứa hai loại chất lỏng khác nhau có ρ = const, thông với nhau với độ cao h và h1 = 1,2 m; chịu lực F = 350KN và đứng cân bằng (như hình vẽ) Nếu tăng lực F lên 25KN nữa mà thể tích khối khí trong bình vẫn không đổi, hệ thống vẫn cân bằng, hãy tính áp suất tại điểm A

Hình bài 9 Bài 10 Cho sơ đồ như hình vẽ với những số liệu như sau: H = 2 m, a = 0,5 m, h1 = 0,2 m, γHg = 13,6γH20

Tính:

1 Tính giá trị po dư?

2 Xác định giá trị áp lực của nước tác dụng lên tấm phẳng AB có chiều rộng

b = 1 m

Bài 11 Cho sơ đồ như hình vẽ với những giữ liệu như sau: h1= 40 cm; γd=7800 N/ m3; h2 = 50 cm, γH20 = 9810 N/m3; h3 = 10 cm; γHg = 13,6γH20

Tính giá trị po dư?

Bài 12 Xác định độ chênh áp suất giữa hai tâm của ống A và B nếu cho biết độ

chênh theo phương thẳng đứng giữa hai tâm h=20cm, các mực nước ngăn cách giữa nước và dầu trong ống đo chữ U biểu diễn như hình vẽ, tỷ trọng của dầu là 0,9

b, Tính áp lực

Bài 13 Một van hình chữ nhật giữ nước ABEF có đáy BE nằm ngang vuông góc

với trang giấy có thể quay quanh trục nằm ngang AF như hình vẽ Chiều cao cột nước là h =4m Cho AB =2m; BE =3m Góc α = 300; van có trọng lượng G =20 kgf đặt tại trọng tâm C

1 Tìm áp suất (dư) tại A, B

2 Tìm áp lực nước Fn tác dụng lên van và vị trí điểm đặt lực D

3 Để mở van, cần tác dụng một lực F (vuông góc với AB) bằng bao nhiêu?

Hình bài 13 Bài 14 Van chữ nhật đặt bên hông của bình chứa hai chất lỏng có tỷ trọng lần lượt

δ1 =0,8 và δ2 = 1 như hình vẽ Áp suất trên mặt thoáng là áp suất khí trời và ho = h1

= 1m Gọi F1 và F2 lần lượt là áp lực của chất lỏng trên và chất lỏng dưới tác dụng lên van Để F1 = F2 thì h2 phải bẳng bao nhiêu?

Hình bài 14 Bài 15 Một cửa van hình chữ nhật có bề rộng (thẳng góc với trang giấy ) b = 3 m,

dài L =4 m nghiêng một góc α = 30o như hình vẽ, lấy g = 10 m/s2 và ρnước = 1000 kg/m3

1 Vẽ biều đồ phân bố áp suất của nước tác dụng lên mặt van

2 Xác định áp lực của nước tác động lên van

3 Xác định vị trí điểm đặt áp lực của nước lên van

4 Nếu van quay quanh O và trọng lượng của van đặt tại trọng tâm van (L/2) thì để cân bằng van cần có trọng lượng bao nhiêu ?

Bài 16 Xác định tổng áp lực của chất lỏng tác dụng

lên thành chắn OA có chiều cao 12m, rộng 6m, chiều

cao chất lỏng bên thượng lưu là h = 10m, hạ lưu là h/

2 Môi trường bên trong và 2 bên thành chắn là như

nhau (hình bài 16) Biết khối lượng riêng của chất

lỏng là 1000 (kg/m3), g = 9,81 (m/s2)

Bài 17

Cánh cửa OA có thể quay quanh bản lề O có kích

thước h = 3m; b = 80cm ngăn nước Xác định lực

P sao cho cánh cửa vẫn thẳng đứng như hình

2.10 Biết trọng lượng riêng của nước là 9810 (N/

m3)

Bài 18 Trên đoạn ống đẩy quạt gió có đường

kính d1 = 200 mm; d2 = 300 mm, không khí chuyển qua với lưu lượng Q = 0,833

m3/s Áp suất dư tại mặt cắt 1 – 1 là 981 N/m2; γkk = 11,77 N/m3 Bỏ qua sự thay đổi trọng lượng riêng của không khí và sức cản của đoạn ống 1– 2 Xác định áp suất không khí tại mặt cắt 2-2

Bài 19 Nước chảy trong ống rẽ như hình vẽ.

Đoạn AB có đường kính d1=50mm, đoạn BC

có d2=75mm; vận tốc trung bình V2=2m/s

Đoạn ống CD có V3=1,5m/s Đoạn ống CE có

d4=30mm Biết rằng lưu lượng chảy trong đoạn

CD bằng 2 lần lưu lượng chảy trong đoạn CE

Bỏ qua tổn thất cột nước, xác định lưu lượng và

vận tốc trung bình trong từng đoạn ống và

đường kính d3 của đoạn ống CD

Bài 20 Cho đường ống tròn rẽ nhánh với các thông số như hình vẽ phía dưới, hãy

xác định vận tốc nước V3 Cho biết ρnước =1000 kg/m3

Hình bài 20

Bài 21 Cho sơ đồ dòng chảy như hình vẽ, cho biết Q=12 l/s Tính V1, V2 Bỏ qua mất năng, tính P1 và giá trị lực Fx của dòng chảy tác động lên thành ống

Hình bài 21 Bài 22 Xác định lực F của dòng chảy tác dụng lên vòi uốn cong 900, với các thông

số cho trên hình vẽ, cho biết ρnước = 1000 kg/m3

Hình bài 22

Bài 23 Một đoạn cong vuốt nhỏ dần từ đường kính d1 =500 mm đến d2=250 mm

và cong trong mặt phẳng ngang một góc α=450 Nếu trong ống là dầu ρ = 850 kg/

m3, áp suất ở mặt cắt nhỏ là 23KN/m2, áp suất tại ở mặt cắt lớn là 40 KN/m2, lưu lượng của dầu là 0,45m3/s Tính áp lực của dầu lên đoạn ống

Hình bài 23 Bài 24 Cho sơ đồ dòng chảy như hình vẽ có D =1,2m, d =0,85m, Q2 =Q3 =Q1/2;

Q1 =6 m3/s; P1 =5MPa Bỏ qua mất năng Xác định lực nằm ngang tác dụng lên chạc ba

Hình bài 24

Bài 25 Một thiết bị ngưng tụ của tuapin hơi trong nhà máy nhiệt điện được lắp từ

các ống làm lạnh có đường kính d=0,025m Trong các điều kiện bình thường người

ta cho qua thiết bị ngưng tụ một lượng nước tuần hoàn ở nhiệt độ 12,5÷13 0c là

13600m3

/s Vậy nước ở trong các ống có chuyển động ở trạng thái chảy rối không?

Bài 26 Tại hai điểm của mặt cắt ướt của một ống vận chuyển nước đo được vận

tốc u=2,3m/s ở khoảng cách thành ống y=0,11m và u max=2,6 m/s tại trục ống Xác định tổn thất cột nước do ma sát cho một mét dài đường ống

Bài 27 Một ống thép có đường kính d1=0,1m được sử dụng làm thiết bị đốt nóng

cho một hệ thống cấp nhiệt Ống đứng dẫn

nước nóng, và ống nối có đường kính

d2=0,025m Xác định tổn thất áp suất tại chỗ

mở rộng đột ngột, nếu vận tốc chuyển động

của nước nóng trong ống dẫn v=0.3 m/s

Còn nhiệt độ của nước là 80 0C (như hình bên)

Bài 28 Nước, dầu và không khí cùng ở nhiệt

độ t = 200C chuyển qua ba ống riêng biệt có cùng đường kính d = 150mm, cùng độ nhám =0,1mm, với cùng lưu lượng G73,75 kN/h Xác định trạng thái chuyển động của nước, dầu và không khí, nếu dầu = 0,2cm2/s, dầu = 8440N/m3; nước = 0,0101cm2/s, dầu = 9800N/m3; kk = 0,157cm2/s, kk = 11,77N/m3

Bài 29 Nước ở nhiệt độ t = 200C chảy trong ống tròn d = 50mm với lưu lượng Q

= 2,22 l/s Nếu cũng trong ống đó, ta chuyển dầu dầu = 0,6cm2/s với cùng lưu lượng trên thì trạng thái chảy lúc này của ống thay đổi như thế nào?

Bài 30 Để làm thí nghiệm đo độ dốc thủy lực J ta cho chất lỏng có độ nhớt μ=0,4

poiseuille và có trọng lượng riêng γ=0,85t /m3 (8338,5 N/m3) chuyển động trong ống tròn có đường kính d = 75 mm Vận tốc đo được của trục ống là v0 = 1,5 m/s Xác định độ dốc thủy lực J (theo trạng thái dòng chảy)

Bài 31 Theo thực nghiệm về sự vận chuyển dầu trong ống dẫn ta xác định hệ số

cản cho dòng chảy tầng λ và kiểm tra kết quả trên theo công thức lý thuyết poiseuille Biết đường kính ống d = 100 mm dài l = 120 m, độ nhớt chất lỏng

λ=0,8 St, trọng lượng riêng γ=905 kG/m3 (8878 N/m3) Khi làm thí nghiệm cho lưu lượng dòng G = 540 kG/ph thì trên bảng chỉ số tổn thất cột áp là hw = 340 cm