Câu hỏi ôn tập lí thuyết thủy lực cơ học Level 1 nhớ 1 Phân biệt chất lỏng ở trạng thái tĩnh tương đối và trạng thái tĩnh tuyệt đối cho ví dụ minh họa? Chất lỏng ở trạng thái tĩnh tương đối và trạng t[.]
Trang 1Câu hỏi ôn tập lí thuyết thủy lực-cơ học
Trạng thái tĩnh tương đối:
- Chất lỏng có sự chuyển động tương đối giữa các phần tử cấu thành bên trongnhưng toàn bộ khối chất lỏng không chuyển động theo phương nào
- Ví dụ: nước trong bình đang đứng yên trên bàn Các phân tử nước vẫn chuyểnđộng ngẫu nhiên tương đối với nhau bên trong bình nhưng toàn bộ khối nướckhông chuyển động theo phương nào
Trạng thái tĩnh tuyệt đối:
- Tất cả các phần tử của chất lỏng đều đứng im không chuyển động gì cả
- Trạng thái này chỉ tồn tại lý thuyết, trong thực tế không bao giờ có chất lỏng ởtrạng thái tĩnh tuyệt đối Các phân tử luôn chuyển động ngẫu nhiên
Như vậy, sự khác biệt chính giữa hai trạng thái này là sự chuyển động tương đốigiữa các phân tử bên trong chất lỏng
2 Đặc điểm của áp suất thuỷ tĩnh?
Áp suất thủy tĩnh là áp suất tác dụng lên mọi điểm bên trong khối chất lỏng ởtrạng thái tĩnh Áp suất thủy tĩnh có một số đặc điểm chính sau:
Áp suất thủy tĩnh tác dụng vuông góc lên bề mặt chịu áp suất
Áp suất thủy tĩnh tại một điểm bất kỳ trong chất lỏng chỉ phụ thuộc vào độsâu của điểm đó so với mặt tự do của chất lỏng, không phụ thuộc vàohướng
Trong cùng một khối chất lỏng, áp suất thủy tĩnh tại tất cả các điểm cùng độsâu là như nhau
Trang 2 Áp suất thuỷ tĩnh luôn luôn dương, tức là đẩy về phía trong chất lỏng.Không tồn tại áp suất âm trong chất lỏng, ngoại trừ tại mặt tự do.
Đó là một số đặc điểm cơ bản nhất của áp suất thủy tĩnh trong chất lỏng
3 Chiều cao piezometer là gì?
4 Phát biểu định luật Pascal Hãy mô tả Ứng dụng của định luật pascal trong máy ép thuỷ lực
Định luật Pascal phát biểu rằng:
"Trong một khối chất lỏng bất kỳ, áp suất tác dụng lên bề mặt ngăn cách được truyềnđều và không suy giảm tới mọi điểm của chất lỏng và thành bình chứa"
Ứng dụng của định luật Pascal trong máy ép thủy lực:
- Máy ép thủy lực làm việc dựa trên nguyên lý truyền áp suất của chất lỏng theo địnhluật Pascal
- Khi tác dụng một lực nhỏ lên diện tích nhỏ của pít tông đẩy dầu, áp suất được truyềnđều tới mọi điểm của dầu và tác dụng lên diện tích lớn hơn của xi lanh, tạo ra lực éplớn hơn
- Nhờ đó, máy ép thủy lực có thể tạo ra lực ép rất lớn bằng cách sử dụng lực đẩy nhỏban đầu nhờ ứng dụng định luật Pascal
Như vậy, định luật Pascal giúp máy ép thủy lực tăng đáng kể lực ép thông qua việctruyền áp suất trong chất lỏng
Trang 3 Vận tốc càng lớn thì lực ma sát giữa chất lỏng và thành ống càng tăng.
Do đó trở lực ống, hay còn gọi là hệ số ma sát của ống, sẽ tăng theo
Từ đó làm tổn hao năng lượng do bơm/đẩy chất lỏng qua ống cao hơn
Như vậy, tăng vận tốc chuyển động của chất lỏng trong ống sẽ làm tăng trở lực đườngống
8 Nêu ý nghĩa của việc nghiên cứu trở lực trong ống dẫn chất lỏng từ đó đề suất
phương hướng chung để giảm trở lực này? Nêu phương pháp chọn đường kính ống dẫn thích hợp bằng phương pháp vẽ đồ thị?
Ý nghĩa của việc nghiên cứu trở lực trong ống dẫn chất lỏng:
Xác định được lực cản ma sát của dòng chất lỏng, từ đó tính toán công suất cầnthiết để vận hành hệ thống
Làm cơ sở để tối ưu hóa quá trình vận hành, giảm tổn thất năng lượng do masát
Xác định được tốc độ và lưu lượng lý tưởng để vận hành
Phương hướng giảm trở lực ống dẫn:
Giảm tốc độ dòng chất lỏng
Tăng đường kính ống dẫn
Sử dụng vật liệu làm ống có độ nhám bề mặt thấp
Bôi trơn bề mặt ống dẫn
9 Độ nhớt là gì? Hãy phát biểu định luật ma sát trong của Newton?
Độ nhớt là tính chất cản trở sự trượt tương đối giữa các lớp chất lỏng đang chuyểnđộng bên trong chất lỏng
10 Nêu các chế độ chuyển động của chất lỏng và sự liên quan giữa chế độ chảy vớichuẩn số Reynolds
3 Chế độ chảy xoáy: Xuất hiện các xoáy lớn và ổn định
Mối liên hệ với chuẩn số Reynolds:
Trang 4- Số Reynolds đặc trưng cho tương quan giữa lực quán tính và lực nhớt của dòng chất.
- Khi Re nhỏ → lực nhớt chiếm ưu thế → chảy lamina
- Khi Re lớn → lực quán tính chiếm ưu thế → chảy rối hoặc chảy xoáy
Như vậy, chế độ chảy phụ thuộc vào giá trị số Reynolds
11 Thế nào là dòng ổn định? Thế nào là dòng không ổn định?
- Ví dụ: dòng chảy xoáy, vòng xoáy hình thành và vỡ tan liên tục
12 Trình bày phân bố vận tốc của chất lỏng chuyển động trong ống dẫn?
Phân bố vận tốc của chất lỏng chuyển động trong ống dẫn được mô tả như sau:
Tại lớp chất lỏng tiếp xúc với thành ống, vận tốc bằng 0 do lực ma sát làm chấtlỏng dính vào thành ống Đây là lớp chất lỏng bám dính
Khi cách xa thành ống, vận tốc chất lỏng tăng dần do gradient vận tốc giữa cáclớp
Ở phần trục của ống, vận tốc đạt giá trị lớn nhất, đây là vận tốc tối đa Vmax
Tiếp tục đến gần thành ống bên kia, vận tốc giảm dần và bằng 0 khi chạm vàothành do lực ma sát
Như vậy, phân bố vận tốc trong ống dẫn có dạng hình cánh quạt, với giá trị lớn nhất ởtrục và giảm dần về 0 ở gần thành ống
13 Trình bày phân bố vận tốc của chất lỏng chuyển động trong ống dẫn ở chế độ chảy tầng và xây công thức tính lưu lượng của chất lỏng đó?
Phân bố vận tốc chất lỏng trong ống dẫn ở chế độ chảy tầng:
Tại lớp chất lỏng tiếp xúc với thành ống, vận tốc bằng 0
Các lớp chất lỏng cách xa thành ống dần có vận tốc lớn hơn
Vận tốc tỷ lệ thuận với khoảng cách từ tâm ống và đạt giá trị cực đại Vmax ởchính giữa ống (trục ống)
Các đặc điểm trên được đúc kết thành phân bố vận tốc hình cánh quạt
Công thức tính lưu lượng:
Trang 5Giả sử mặt cắt ngang ống là hình tròn, bán kính R.
Tại khoảng cách r từ tâm ống, vận tốc là v
Lưu lượng qua vòng tròn bán kính r này là: dQ = v.2πr.drr.dr
Tổng lưu lượng: Q = ∫ dQ = ∫v.2πr.drr.dr
Như vậy, có thể tính được lưu lượng dựa trên phân bố vận tốc
14 trở lực là gì? Hãy trình bày các phương pháp giảm trở lực đường ống?
1 Trở lực là lực cản ma sát xuất hiện khi chất lỏng chảy trong đường ống Trở lựclàm giảm lưu lượng và làm tổn hao áp suất dòng chảy
2 Một số phương pháp giảm trở lực đường ống:
- Tăng đường kính ống dẫn: làm giảm vận tốc dòng chảy và ma sát với thành ống
- Bôi trơn, làm nhẵn bề mặt trong ống: giảm hệ số ma sát giữa ống và chất lỏng
- Giữ vận tốc dòng chảy dưới ngưỡng xuất hiện hiện tượng xoáy
- Dùng các chất phụ gia làm giảm độ nhớt để giảm ma sát trong chất lỏng
- Xảy ra khi vận tốc dòng chất V nhỏ hơn vận tốc lắng của hạt Vlắng
- Các hạt bị trọng lực kéo lắng xuống dưới đáy
2 Chế độ nổi:
- Xảy ra khi V lớn hơn vận tốc nổi của hạt Vnổi
- Hạt bị dòng chất đẩy nổi lên mặt trên
3 Chế độ lơ lửng:
- Xảy ra khi V = Vlơ lửng
- Hạt được giữ lơ lửng trong dòng chảt, không bị lắng xuống hay nổi lên
Trang 6Như vậy, tùy thuộc vào mối quan hệ giữa vận tốc dòng và vận tốc lắng/nổi mà xácđịnh các chế độ trên.
16 Trình bày Trạng thái (giả lỏng) tầng sôi của lớp hạt Nêu đặc điểm của lớp sôi?
Trạng thái tầng sôi (giả lỏng) của lớp hạt có các đặc điểm:
- Xảy ra khi vận tốc dòng chất lưu tăng đủ lớn, gây sự va chạm dữ dội và hỗn loạn củacác hạt
- Các hạt mất sự tiếp xúc trực tiếp với nhau và có những chuyển động ngẫu nhiên nhưchất lỏng Do đó gọi là trạng thái giả lỏng của lớp hạt
- Lớp hạt giả lỏng mất sức chịu tải, không truyền được áp lực Chúng dễ dàng chuyểnđộng, trượt, trôi
- Lớp hạt giả lỏng nguy hiểm cho công trình xây dựng như đập, đường
Như vậy đây là trạng thái nguy hiểm của lớp hạt khi mất tính ổn định và khả năngchịu lực
17 So sánh năng suất cấu tạo khả năng cung cấp chất lỏng của máy bơm pistong tác dụng đơn và tác dụng kép?
18 Vẽ đồ thị cung cấp chất lỏng của bơm piston tác dụng đơn/kép?mô tả
- slide chương 2 trang 39
19 Độ không đồng đều của bơm pistong là gì? Nếu ảnh hưởng của việc cung cấp chấtlỏng không đều đến quá trình vận hành và lắp đặt bơm
20 So sánh độ không đồng đều của bơm Pistong tác dụng đơn và tác dụng kép?
So sánh độ không đồng đều của bơm piston tác dụng đơn và tác dụng kép:
Độ không đồng đều ở bơm tác dụng đơn
- Chỉ làm việc khi piston chuyển động từ ĐDC về CDC
- Lưu lượng, áp suất không đồng đều, biến thiên lớn theo chiều dài hành trình
Độ không đồng đều ở bơm tác dụng kép
- Làm việc khi piston chuyển động cả 2 chiều từ CDC ra ĐDC và ngược lại
- Lưu lượng, áp suất biến thiên nhỏ hơn so với bơm tác dụng đơn
=> Bơm tác dụng kép có độ không đồng đều nhỏ hơn bơm tác dụng đơn, ổn định và
êm hơn
Trang 721 Nêu tác dụng của bầu khí trong bơm piston?
- Giảm ma sát giữa piston và ống nối, giảm mòn và tăng tuổi thọ của bơm
- Giảm độ ồn và rung động của bơm do va đập giữa các bộ phận chuyển động
- Làm kín không khí giữa 2 mặt piston để truyền áp lực đẩy chất lỏng qua van xả
- Giữ bôi trơn và làm mát cho các chi tiết bên trong bầu piston
Như vậy, bầu khí có tác dụng quan trọng trong việc tăng hiệu suất, tuổi thọ và êm áihoạt động của bơm piston
22 Nêu ngắn gọn ưu điểm và nhược điểm của bơm Piston?
Ưu điểm của bơm Piston:
- Áp suất cao, có thể bơm đến áp suất 35MPa
- Hiệu suất cao (đến 90%)
- Dễ bảo trì, bảo dưỡng, sửa chữa
- Tuổi thọ cao, có thể hoạt động liên tục
Nhược điểm:
- Tốc độ bơm thấp
- Chạy không đều, gây rung động và ồn ào
- Mài mòn các chi tiết tiếp xúc cao
- Giá thành cao hơn so với một số loại bơm khác
23 Nêu ngắn gọn ưu điểm và nhược điểm của bơm ly tâm?
Ưu điểm của bơm ly tâm:
- Cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo và bảo dưỡng
- Vận hành ổn định, ít hư hỏng
- Hiệu suất cao
- Áp suất bơm lớn
- Chi phí vận hành thấp
Nhược điểm của bơm ly tâm:
- Khối lượng và kích thước lớn
Trang 8- Tốc độ quay cao gây rung động và ồn
- Khó bơm được chất lỏng nhớt hoặc có hàm lượng rắn lơ lửng cao
- Mài mòn cánh bơm khi bơm chất ăn mòn
- Hiệu suất kém ở lưu lượng nhỏ
24 So sánh bơm piston và bơm ly tâm (ngắn gọn, nêu những điểm chính)
So sánh bơm piston và bơm ly tâm:
- Bơm piston: bơm kim loại nóng chảy, khí nén
- Bơm ly tâm: bơm nước thải, hóa chất, dầu mỏ
25 Nêu hiện tượng xâm thực bơm ly tâm và cách khắc phục?
Slide chương 2 trang 16
26 Đặt tuyến của bơm ly tâm là gì?
27 Nêu cách thiết lập đặt tuyến mạng ống và điểm làm việc của bơm ly Tâm
28 Nêu nguyên tắc, vẽ sơ đồ lắp đặt và đặt tuyến hai bơm ghép song song và nốitiếp?
Trang 929 Để chống ảnh hưởng của khoảng hại trong máy nén pistong tác dụng kép có thểdùng phương pháp gì? Tại sao năng suất của máy nén khí có xilanh thẳng đứng lại lớnhơn loại xilanh nằm ngang.
30 Nêu sự khác nhau về cấu tạo và quá trình vận hành của máy bơm piston và máy nén khí piston
Có những khác biệt chính sau giữa máy bơm piston và máy nén khí piston:
Cấu tạo:
- Máy bơm piston có van một chiều ở cả hai đầu xy lanh để cho phép chất lỏng chỉchảy theo một chiều Máy nén khí piston thường chỉ có van một chiều ở đầu ra để giữkhí nén bên trong xy lanh trong quá trình nén
- Máy bơm piston có khoang hút và khoang ép riêng biệt để tách dòng chảy Máy nénkhí piston chỉ có một khoang làm việc duy nhất
31 Nêu các phương pháp Tách khí không đồng nhất được sử dụng trong công nghiệp?
Một số phương pháp tách khí không đồng nhất thường được sử dụng trong côngnghiệp bao gồm:
Trang 10- Dựa trên sự khác biệt về nhiệt độ sôi của các thành phần
- Làm lạnh hỗn hợp khí đến một nhiệt độ nhất định để ngưng tụ và tách riêng thànhphần mong muốn
1 Công nghệ chiết xuất dung môi:
- Sử dụng dung môi hòa tan chọn lọc để chiết các thành phần mong muốn ra khỏi hỗnhợp lỏng Sau đó tách riêng dung môi và sản phẩm bằng các phương pháp khác
- Dựa trên sự khác biệt về khối lượng riêng để tách bằng lực ly tâm
33 Nêu các phương pháp tạo chênh lệch áp suất của quá trình lọc huyền phù?
Một số phương pháp thường được sử dụng để tạo chênh lệch áp suất trong quá trìnhlọc huyền phù bao gồm:
1 Bơm chân không:
Trang 11- Sử dụng bơm hút chân không ở phía thụ động (phía lọc) để tạo áp suất âm so vớiphía nguồn cấp dịch.
- Sử dụng áp suất thẩm thấu để đẩy dịch qua màng, thường áp dụng cho các dịch có
áp suất thẩm thấu cao
Những phương pháp này giúp tạo ra gradient áp suất cần thiết để đẩy dịch qua màngtrong quá trình lọc huyền phù
34 Trình bày phương pháp rửa bã lắng?
Phương pháp rửa bã lắng là quá trình loại bỏ các chất cặn và tạp chất từ bã lắng, một loại chất thải rắn sinh ra từ các quá trình xử lý nước thải trong các nhà máy xử lý nước Quá trình này giúp giảm nguy cơ ô nhiễm môi trường và tái sử dụng bã lắng để giảm thiểu ảnh hưởng đối với môi trường Dưới đây là một số phương pháp phổ biến để rửa bã lắng:
1 Phương pháp lắng cặn:
Bã lắng thường chứa các hạt rắn và cặn Quá trình lắng giúp lắngcặn xuống đáy bể, tạo ra lớp cặn dày ở đáy
Cặn này sau đó có thể được thu gom và xử lý riêng biệt
2 Rửa nước cách ly:
Bã lắng thường được đưa vào các hồ lọc nơi nước được thông quacác lớp vật liệu như cát, sỏi, hoặc than hoạt tính để loại bỏ cặn
Quá trình này giúp làm sạch nước và giữ lại cặn trong lớp chất lọc
Trang 12 Sử dụng các chất hoá học để kết hợp hoặc kết tủa cặn, giúp chúng dễ dàng lắng xuống đáy hoặc được loại bỏ bằng các
4 Hãy mô tả ứng dụng của phương trình Bernoulli Dùng để tính lưu lượng chất lỏngchảy từ lỗ đáy bình khi mức chất lỏng trong bình không đổi?
Trang 13- Chênh lệch áp suất ΔP = Pđ - P0 được gọi là áp suất động Dựa vào công thứcP = Pđ - P0 được gọi là áp suất động Dựa vào công thứcBernoulli, có thể xác định vận tốc V của dòng chảy:
ΔP = Pđ - P0 được gọi là áp suất động Dựa vào công thứcP = 1/2⍴V2
Trong đó ⍴ là khối lượng riêng của chất lỏng
Như vậy, chỉ cần đo được áp suất động ΔP = Pđ - P0 được gọi là áp suất động Dựa vào công thứcP, biết khối lượng riêng ⍴ của chất lỏng, ta
có thể tính ra được vận tốc dòng chảy V Đó là nguyên lý đo vận tốc dòng chảy bằngống Pitot
7 Hãy mô tả ống Venturi Và phương pháp xác định lưu lượng của chất lỏng chuyển động tư dụng cụ đo này
Ống Venturi là một dụng cụ đo được sử dụng để xác định lưu lượng của chất lỏng.Nguyên lý hoạt động:
- Ống Venturi có hình dạng là một ống thẳng, phần giữa bị thắt nhỏ lại (phần cổ hẹp)
- Khi chất lỏng chảy qua vùng cổ hẹp, tốc độ dòng chảy tăng lên và áp suất giảmxuống
- Trên thành ống Venturi có lắp hai đầu nối, một ở vùng ống thẳng và một ở vùng cổhẹp Ta đo được chênh lệch áp suất giữa hai đầu nối này
- Dựa vào công thức liên hệ giữa tốc độ dòng chảy và áp suất tại hai vùng, ta có thểtính được lưu lượng của chất lỏng chảy qua ống Venturi
Như vậy, ống Venturi cho phép đo lưu lượng dựa trên sự thay đổi áp suất khi chấtlỏng đi qua phần cổ hẹp của ống Đó là nguyên lý hoạt động cơ bản của dụng cụ này
8 Giải thích tại sao vận tốc chuyển động của chất lỏng trong ống dẫn cần được chọn thích hợp?
Vận tốc chuyển động của chất lỏng trong ống dẫn cần được chọn thích hợp vì các lý
do sau:
Nếu vận tốc quá thấp:
- Hiệu suất hao tổn của hệ thống, chẳng hạn như do ma sát, sẽ cao hơn
- Tăng khả năng lắng đọng cặn và rỉ ống
Nếu vận tốc quá cao:
- Tăng thiệt hại do ma sát và sự gián đoạn dòng chảy
- Có thể gây tổn thương cho các thiết bị, ống dẫn
Trang 14- Tiêu thụ năng lượng của hệ thống bơm cao hơn.
Vận tốc thích hợp:
- Giảm thiệt hại, hao tổn, tiết kiệm năng lượng
- Giúp quá trình vận chuyển ổn định, liên tục
Như vậy, lựa chọn đúng vận tốc chất lỏng là quan trọng cho quá trình vận hành hiệuquả của hệ thống ống dẫn
9 Giải thích tại sao áp suất lý thuyết toàn phần do bơm ly tâm tạo ra lại phụ thuộc vào dạng của cánh guồng?
Áp suất lý thuyết toàn phần do bơm ly tâm tạo ra phụ thuộc vào dạng của cánh guồngbơm vì lý do sau:
- Bơm ly tâm tạo áp suất nhờ vào sự quay của cánh guồng Cánh guồng quay đẩydòng chất lỏng ra xa trục quay và tạo áp lực đẩy chất lỏng lên
- Cánh guồng có các hình dạng khác nhau (cong, thẳng, xiên, v.v) sẽ tạo ra các góctấn công khác nhau giữa cánh guồng và dòng chất lỏng
- Góc tấn công càng thuận lợi (nhỏ) sẽ giúp chuyển động được nhiều năng lượng từcánh guồng sang dòng chất, qua đó tăng áp suất tạo ra
- Vì vậy, với cùng chế độ vận hành, cánh guồng có dạng thuận lợi hơn sẽ cho phépbơm tạo ra áp suất lý thuyết lớn hơn
Như vậy, ta thấy rằng áp suất lý thuyết toàn phần phụ thuộc vào dạng của cánh guồngtrong bơm ly tâm
10 Giới thiệu ngắn gọn ít nhất ba phương pháp phân riêng hệ khí không đồng nhất Trong thiết bị lắng trọng lực hãy chỉ ra mối quan hệ giữa thời gian lưu và thời gian lắng để đảm bảo quá trình lắng diễn ra tốt từ đó chỉ ra sự liên hệ giữa vận tốc lắng
và kích thước buồng lắng
11 Giải thích tại sao năng suất phòng lắng hỗn hợp khí bụi không phụ thuộc vàochiều cao của thiết bị mà chỉ phụ thuộc vào diện tích đáy của phòng lắng và vận tốccủa hạt?
12 Giải thích tại sao năng suất phòng lắm huyền phù không phụ thuộc vào chiều cao của thiết bị mà chỉ phụ thuộc vào diện tích đáy của phòng và vận tốc lắng của hạt
Năng suất của phòng lắng huyền phù không phụ thuộc vào chiều cao của thiết bị màchỉ phụ thuộc vào diện tích đáy và vận tốc lắng của hạt vì lý do sau: