IUH | BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH | BÀI 3 : MẠCH LƯU CHẤT

Thí nghiệm 1: Xác định mối quan hệ giữa tổn thất áp suất do ma sát và vận tốc của nước chảy bên trong ống trong và xác định hệ số ma sát Thí nghiệm 2: Xác định trở lực cục bộ của co, van, đột thu, đột mở. Thí nghiệm 3: Xác định hệ số lưu lượng của các dụng cụ đo (màng chắn, Ventury) và ứng dụng việc đo độ chênh lệch áp trong việc do lưu lượng và vận tốc của nước trong ống dẫn.

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH BÀI 3 : MẠCH LƯU CHẤT

Họ và tên : Mai Nguyễn Tấn Tài

MSSV: 22639001

Tổ : 3 Nhóm : 2 GVHD : ThS Trương Văn Minh

Thành phố Hồ Chí Minh ,ngày 25 tháng 8 năm 2025

I Mục đích thí nghiệm/

Thí nghiệm 1: Xác định mối quan hệ giữa tổn thất áp suất do ma sát và vận tốccủa nước chảy bên trong ống trong và xác định hệ số ma sát

Thí nghiệm 2: Xác định trở lực cục bộ của co, van, đột thu, đột mở

Thí nghiệm 3: Xác định hệ số lưu lượng của các dụng cụ đo (màng chắn,Ventury) và ứng dụng việc đo độ chênh lệch áp trong việc do lưu lượng và vận tốccủa nước trong ống dẫn

II Cơ sở lý thuyết/

1) Thực nghiệm/

A Trở lực ma sát

Giáo sư Osborne Reynolds đã chỉ ra rằng có 2 chế độ có thể tồn tại trong một ống:

- Chảy tầng (Laminar): tổn thất cột áp tỉ lệ thuận với vận tốc V (hoặc u)

- Chảy rối (Turbulent): tổn thất cột áp tỉ lệ thuận với 𝑉𝑛 (hoặc 𝑢𝑛)

Hai chế độ này được phân chia bởi chế độ chảy quá độ mà không xác định được mốiquan hệ giữa tổn thất cột áp và vận tốc

Hình 3.1: Mối quan hệ giữa tổn thất cột áp theo vận tốc dòng chảy trong ống

Trở lực do ma sát ℎ𝑓 của chất lỏng chảy choán đầy trong ống được tính theo côngthức sau:

Với vận tốc lưu chất xác định như sau: V=Q v

A

𝑅𝑒 ≤ 2300: Chế độ chảy dòng hay chảy tầng: Không có ma sát nội bộ ống chất lỏng,

hệ số ma sát 𝑓 không phụ thuộc vào độ nhám ống dẫn

1 , 8 × log ( ℜ)−1,5)2

𝑅𝑒 ≥ 100000: Chuyển động chảy xoáy trong ống nhám: Chiều dày của màng chảydòng mỏng chỉ còn ở sát thành ống, sức cản do hiện tượng tạo thành xoáy lốc tronglòng chất lỏng đạt tới giá trị không đổi, phụ thuộc vào số Re mà chỉ phụ thuộc vào độnhám tương đối n của ống được xác định bằng công thức Ixaep:

ℎ m =k v2

2 g

Trong đó: k: hệ số trở lực cục bộ

C. Đo lường lường theo nguyên tắc chênh áp biến thiên

a) Lưu lượng kế màng chắn và Ventury

Màng chắn và Ventury là hai dụng cụ để đo lưu lượng dựa vào nguyên tắc khidòng lưu chất qua tiết diện thu hẹp đột ngột thì xuất hiện độ chênh lệch áp suất trước

và sau tiết diện được thu hẹp

Áp dụng phương trình Bernoulli ta có mối liên hệ giữa lưu lượng và tổn thất áp suấtqua màng chắn, Ventury theo công thức:

Trong đó: Qv: lưu lượng của dòng chảy trong ống, m3/s

C: hệ số hiệu chỉnh, Cm cho màng chắn, Cv cho Ventury

Trong đó: V: vận tốc dòng chảy trong ống, m/s

Ptp: áp suất toàn phần (áp suất tại điểm ngưng đọng_stagnation point),Pa

Pt: áp suất tĩnh, Pa

2) Sơ đồ thí nghiệm/

Table 2 : Kích thước màng chắn , ống Ventury , ống dẫn Pitot , đột thu, đột mở và co 90 độ

III Trình tự thí nghiệm/

1 Xác định tổn thất ma sát của chất lỏng với thành ống

 Các bước tiến hành thí nghiệm cho ống ∅ 16

 Mở hoàn toàn van 6 (van lưu lượng) , mở van 2, đóng các van còn lại trên mạngống

 Kiểm tra nguồn điện, bật công tắc bơm cho nước chảy vào trong mạng ống

 Thay đổi độ mở của van 6 bốn lần, ứng với từng độ mở của van đo lưu lượng vàtổn thất áp suất trên đường ống trơn ∅ 16

 Ứng với mỗi lưu lượng đọc độ chênh áp, ghi nhận kết quả

 Các bước tiến hành thí nghiệm cho ống ∅ 21

 Mở hoàn toàn van 6 (van lưu lượng), mở van 3, đóng các van còn lại trên mạngống

 Kiểm tra nguồn điện, bật công tắc bơm cho nước chảy vào trong mạng ống

 Thay đổi độ mở của van 6 bốn lần, ứng với từng độ mở của van đo lưu lượng vàtổn thất áp suất trên đường ống trơn ∅ 21

 Ứng với mỗi lưu lượng đọc độ chênh áp, ghi nhận kết quả

 Các bước tiến hành thí nghiệm cho ống trơn ∅ 27

 Mở hoàn toàn van 6 (van lưu lượng), mở van 4, đóng các van còn lại trên mạngống

 Kiểm tra nguồn điện, bật công tắc bơm cho nước chảy vào trong mạng ống

 Thay đổi độ mở của van 6 bốn lần, ứng với từng độ mở của van đo lưu lượng vàtổn thất áp suất trên đường ống trơn ∅ 27

 Ứng với mỗi lưu lượng đọc độ chênh áp, ghi nhận kết quả

 Các bước tiến hành thí nghiệm cho ống nhám ∅ 27

 Mở hoàn toàn van 6 (van lưu lượng), mở van 5, đóng các van còn lại trên mạngống

 Kiểm tra nguồn điện, bật công tắc bơm cho nước chảy vào trong mạng ống

 Thay đổi độ mở của van 6 bốn lần, ứng với từng độ mở của van đo lưu lượng vàtổn thất áp suất trên đường ống nhám ∅ 27

 Ứng với mỗi lưu lượng đọc độ chênh áp, ghi nhận kết quả

2 Xác định trở lực cục bộ

 Các bước tiến hành thí nghiệm với vị trí đột thu

 Mở hoàn toàn van 6 (van lưu lượng), mở van 2, đóng các van còn lại trên mạngống

 Mở công tắc bơm cho nước chảy vào mạng ống Thay đổi độ mở của van 6 bốnlần ở các độ mở khác nhau

 Ứng với mỗi lưu lượng đọc độ chênh áp, ghi nhận kết quả

 Các bước tiến hành thí nghiệm cho vị trí đột mở

 Mở hoàn toàn van 6 (van lưu lượng), mở van 2, đóng các van còn lại trên mạngống

 Mở công tắc bơm cho nước chảy vào mạng ống Thay đổi độ mở của van 6 bốn lần

ở các độ mở khác nhau

 Ứng với mỗi lưu lượng đọc độ chênh áp, ghi nhận kết quả

 Các bước tiến hành thí nghiệm cho vị trí đột mở

 Mở hoàn toàn van 6 (van lưu lượng), mở van 5, đóng các van còn lại trên mạngống

 Mở công tắc bơm cho nước chảy vào mạng ống

 Thay đổi độ mở của van 6 bốn lần ở các độ mở khác nhau

 Ứng với mỗi lưu lượng đọc độ chênh áp, ghi nhận kết quả

3 Đo lưu lượng dựa vào độ chênh áp

 Các bước tiến hành thí nghiệm

 Mở hoàn toàn van 6 (van lưu lượng)

 Mở hoàn toàn van 2,3,4 trên ống trơn ∅16, ∅21,∅27

 Bật công tắc bơm cho nước chảy vào mạng ống

 Thay đổi độ mở của van 6 bốn lần ở các độ mở khác nhau

 Ứng với mỗi lưu lượng đọc độ chênh áp (2 nhánh áp kế của cả 3 vị trí: màng chắn,ventury và ống Pito), ghi nhận kết quả.

IV Kết quả thực nghiệm/

0 2 4 6 8 10 12 0

(m)

- Vận tốc lưu chất:

Q (l/p) P (cm) V (m/s) logV h f (LT) (m) logh f (LT) h f (TN) (m) logh f (TN)

0 2 4 6 8 10 12 0

Đồ thị 1 :Đồ thị quan hệ giữa lưu lượng và hệ số trở lực cục bộ đột thu

Nhận xét : Khi vận tốc dòng chảy tăng thì hệ số trở lực cục bộ giảm, mức lưu lượng tăng lên ở Q(l/p) = 8 , sau đó tiếp tục giảm và tăng ở Q(l/p) = 14

Trở lực cục bộ:

h m =k P đ =2,128 0,00047=0 ,0010(m)

Bảng 1 Kết quả xử lý số liệu đột thu

Đồ thị 2:Đồ thị quan hệ giữa lưu lượng và hệ số trở lực cục bộ đột mở

Nhận xét : Khi vận tốc dòng chảy tăng thì hệ số trở lực cục bộ giảm đều Khi lưulượng tới 4 (l/p) thì hệ số trở lực cục bộ giảm nhanh và dần tăng trở lại ở mức Q(l/p) =10

Thí nghiệm 3: Đo lưu lượng dựa vào độ chênh áp

* Màng chắn

Bảng 1 Các thông số ở nhiệt độ T = 30 o C

Q (l/p) d 1 (mm)

Ống dẫn

d 2 (mm) Màng chắn

- Khối lượng riêng của lưu chất: ρ = 997 (kg/m3) ở 30℃

- Trọng lượng riêng của lưu chất: γ = ρ.10 = 997 10 = 9970 (N/m3)

Lưu lượng lí thuyết:

Đồ thị 1 : Biểu đồ quan hệ giữa lưu lượng và tổn thất cột áp của màng chắn

Nhận xét: Ta thấy lưu lượng thực tế và lý thuyết chênh lệch nhau không đáng kể

Độ chênh lệch áp càng tăng thì lưu lượng cũng tăng

- Khối lượng riêng của lưu chất: ρ = 997 (kg/m3) ở 30℃

- Trọng lượng riêng của lưu chất: γ = ρ.10 = 997 10 = 9970 (N/m3)

- Hệ số K:

V=Q TT

A2 = 0,0000332,011.10− 4 =0,166(m/s)

Lưu lượng lí thuyết:

Đồ thị 2 : Biểu đồ quan hệ giữa lưu lượng và tổn thất cột áp của Ventury

Nhận xét : Ta thấy lưu lượng thực tế và lý thuyết chênh lệch nhau không đáng kể

Độ chênh lệch áp càng tăng thì lưu lượng cũng tăng Áp suất chênh lệch tỉ lệ thuận với hệ số trở lực

0 2 4 6 8 10 12 0

Đồ thị 3 : biểu diễn mối quan hệ giữa lưu lượng thực tế và lưu lượng lý thuyết

Nhận xét : Chênh lệch giữa lưa lượng thực tế và lưu lượng lý thuyết tương đối lớn Chênh lệch cột áp tỷ lệ thuận với chênh lệch lưu lượng Áp suất chênh lệch tỉ lệ thuận với hệ số trở lực

VI Kết luận/

- Cấu tạo của màng chắn và ventury là khác nhau

- Sự phụ thuộc của C m và C v theo Re: Hệ số lưu lượng tỉ lệ thuận với vận tốc dòngchảy và tỉ lệ nghịch với ∆P Mà Re tăng kéo theo ∆P tăng, do đó C tăng hay giảm phụthuộc vào mức độ tăng nhiều hay ít của Re và ∆P

- Ngoài sự mất mát năng lượng do sự ma sát của chất lỏng với thành ống thông quacác thí nghiệm và bài báo cáo kết quả còn cho ta thấy có sự mất mát năng lượng dotrở lực cục bộ gây nên bởi sự thay đổi tiết diện ống dẫn, hướng chảy, bị cản bởi độ mởcủa van, đột thu, đột mở, hay các loại co

- Dựa vào các kết quả thí nghiệm ra có thể đưa ra được sự ảnh hưởng của các loại ống

và thiết bị phụ trợ đến lưu lượng dòng chảy của ống từ đó đưa ra sự lựa chọn thiết bịphù hợp và tối ưu cho việc vận chuyển chất lỏng trong hệ thống thiết bị mà ta mong

muốn.