Bài tập thủy khí potx

1/ Xác định áp lực tuyệt đối của chất lỏng phía ngoài ống hút tác dụng lên bề mặt cầu phía dưới?. 2/ Xác định giá trị áp suất tuyệt đối pot để cầu tự động mở cho chất lỏng đi vào phía tr

Lớp học phần:

Giáo viên giảng dạy:

Yêu cầu sinh viên khi tham gia học phần Kỹ thuật thủy khí:

a

30cm

3m

50cm

pot

Câu 1:

Van một chiều ở cửa ống hút của một máy

bơm ly tâm là một viên bi dạng cầu, biết bán kính

viên bi là R=25cm Chất lỏng là nước có khối

lượng riêng ρ=998,2kg/m3 Áp suất mặt thoáng

phía ngoài là áp suất khí trời pa=98100 N/m2, lấy

g=9,81m/s2

1/ Xác định áp lực tuyệt đối của chất lỏng

phía ngoài ống hút tác dụng lên bề mặt cầu phía

dưới?

2/ Xác định giá trị áp suất tuyệt đối pot để

cầu tự động mở cho chất lỏng đi vào phía trong

ống hút? Bỏ qua khối lượng viên bi

Cho công thức tính chỏm cầu: V=(π /3)z 2 (3R-z)

Với R là bán kính cầu, z là chiều cao của chỏm.

Câu 2:

Cho hệ thống ống dẫn đặt trên một mặt

phẳng nằm ngang như hình vẽ:

Các thông số ống 1, 2, 3, 4 lần lượt như sau: l1=3000m; d1=600mm; l2=1600m; d2=300mm;

l3=900m; d3=400mm; l4=2400mm; d4=500mm; lưu lượng tháo ra trên một mét chiều dài ống 4 là

q4=0,005 (

m

s

l

) Hệ số nhám n= 0,007 cho tất cả các đường ống, tính hệ số đặc trưng K của từng ống theo công thức K = 3

8

4

R n

π (với R là bán kính thủy lực của từng ống).

1/ Tính lưu lượng nếu tổn thất từ A đến B là 60m cột nước?

2/ Nếu dùng một ống đơn để dẫn chất lỏng từ A đến B, tính chiều dài ống đơn tương đương có đường kính d=500mm?

2

3

4

o

Một cửa van dạng chữ nhật chắn

ngang kênh đợc đặt nghiêng dới một góc

o

30

=

α và đợc quay quanh một ổ trục A

nh hình vẽ Chiều rộng cửa b=2,4m Cho

trọng lợng van là G=2000N; Nớc kênh ở

25oC có trọng lợng riêng γn =9780N/m3

Bỏ qua ma sát ở ổ trục; áp suất trên mặt

thoáng phía sau là áp suất khí trời, phía trớc

van có áp suất d tại mặt thoáng là 0,1at

1/ Xác định áp lực tuyệt đối do chất

lỏng phía bên trái tác dụng lên cửa van?

2/ Xác định trị số của lực F phải

đặt vào dây tời tại B để kéo cửa van lên theo

phơng thẳng đứng?

Cõu 4:

Cho hệ thống dẫn chất lỏng ( tỷ trọng δ=0,9) như hỡnh vẽ, dũng chảy phun ra ngoài khớ trời bằng vũi thu hẹp dần DE (chiều dài vũi khụng đỏng kể) Áp suất tại điểm D cú giỏ trị dư 0,3at; hệ số nhỏm của đường ống n=0,008; tổn thất cục bộ qua vũi DE =

g

E

2

v 1 , 0

2

Lấy g=9,81m/s2 ; Biết trạng thỏi chảy trong đường ống là trạng thỏi chảy rối

1/ Xỏc định lưu lượng chất lỏng chảy trong ống trờn?

2/ Xỏc định chiều cao chất lỏng H trong bể chứa?

pa

Khúa

ξcv=0,5 ξK=10

H

l

2=36m

d

B C

pod

p

a

F

h=0,2m

h2=0,9m

Cõu 5:

Chất lỏng đựng trong một

vật chứa hỡnh nún như hỡnh vẽ Biết

tỷ trọng chất lỏng δ=0,84 Áp suất

dư tại mặt thoỏng chất lỏng

pod=0,132 bar Cỏc thụng số cũn lại

cho như trờn hỡnh vẽ?

1/ Xỏc định ỏp lực dư của

chất lỏng tỏc dụng lờn bề mặt cong

xung quanh phớa trong nún?

2/ Xỏc định trị số ỏp lực

tuyệt đối của chất lỏng tỏc dụng lờn

đỏy nún?

Cho cụng thức tớnh thể tớch nún

cụt: V=(π /3)a (R 2 +Rr+r 2 )

Với R,r là bỏn kớnh đỏy lớn đỏy

nhỏ, a là chiều cao của nún cụt.

Cõu 6:

Chất lỏng có khối lợng riêng ρ=700kg/m3 từ bình chứa có tiết diện lớn chảy ra ngoài không khí theo các ống nối tiếp nhau Biết l1= 3,5m; l2=5m; l3 = 5m; l4=2,5m; l5 = 2m; tất cả các ống có

đờng kính d1=75mm; vòi ra có d2=50mm; áp suất d tại mặt thoáng bể chứa là 2kPa Cho lu lợng chảy trong ống là Q =6 (l/s); hệ số nhớt động học ν =0, 032 cm2 /s Hệ số tổn thất cục bộ cửa vào

5

,

0

=

cv

ξ ; tại các vị trí

uốn đều bằng ξu=1,7; qua

khoá K ξk=120; qua vòi

ξv=1,2 (tính toán với vận tốc

sau tổn thất); , g=9,81m/s2

Trong trờng hợp chảy rối

tính λ theo công thức:

2 ) 5 , 1 Re

lg

8

,

1

(

1

−

=

d

1

,

1

=

α Chảy tầng lấy α=2

1/ Tìm H = ?

2/ Nếu muốn lu lợng

trong ống tăng gấp đôi giá

trị ở trên, phải hiệu chỉnh

khóa K ứng với hệ số tổn

thất bằng bao nhiêu?

pod

h1=0,9m

h2=1,8m

D=2m

l4

l 2

3

l

1

l

K 5

l

d

2

d1 H

Vòi

o

Câu 7:

Một van chắn tự động AB

đóng mở chất lỏng có dạng hình

tam giác và có thể quay quanh

trục đi qua E như hình vẽ Biết

chất lỏng có tỷ trọng δ=0,88; áp

suất trên mặt thoáng chất lỏng có

giá trị tuyệt đối 1,13 at

1/ Xác định áp lực dư chất

lỏng tác dụng lên cửa van AB?

2/ Xác định lực đẩy T của

lò xo sao cho cửa van ở vị trí cân

bằng cân bằng như hình vẽ ?

Câu 8:

Nước ở 20oC (có γ=9789 N/m3 và ν=0,0101cm2/s) ở hai bình chứa A và B được nối với nhau bằng hai ống dẫn bằng thép mới (hệ số nhám n=0,007) Ống 1 và 2 có đường kính lần lượt

là d1=150mm và d2=300mm, chiều dài ống 1 là l1=20m Các hệ số tổn thất cục bộ tại cửa vào

ξcv=0,5; cửa ra ξcr=1; tại vị trí mở rộng ξmr=0,56 (ứng với vận tốc trong ống 1) Áp suất mặt

thoáng bể A có giá trị tuyệt đối 1,25at; mặt thoáng bể B là áp suất khí trời

1/ Tìm lưu lượng chảy từ A sang B? Nếu H=2m, biết trạng thái chảy trong các ống là chảy rối và lấy α=1,1

2/ Vẽ định tính đường năng, đường đo áp dư của hệ thống trên?

pot

Α

Β

10 m

6 m

8 m

4 m

3 m

Ε

T

1

2

pa

po

t

Van ξv=3.5

H

A

B

Cõu 9:

Cho một cầu chứa đầy chất lỏng cú tỷ trọng δ1

=0,86; bỏn kớnh cầu R =0,5m Gắn vào điểm A một ống

đo ỏp, chất lỏng trong ống đo ỏp cú tỷ trọng δ2=13,6,

ứng với độ dõng cao b=350mm Khoảng cỏch từ mặt

phõn cỏch hai chất lỏng đến điểm A là a=0,15m

1/ Xỏc định ỏp suất dư tại điểm B là điểm cao

nhất của chất lỏng trong cầu?

2/ Xỏc định ỏp lực tuyệt đối của chất lỏng tỏc

dụng lờn bề mặt nửa cầu ADB?

Cõu 10:

ống xi phông dẫn chất lỏng ( có γ = 9810N/m3) nh hình vẽ Biết áp suất d ở mặt thoáng bể

A là 0,3at; áp suất ở mặt thoáng bể B là áp suất khí trời; h = 1,8m; H =1,2m; l1 = 2,4m; l2 = 6m; l3

= 3,6m; d = 200mm; cho hệ số nhám n = 0,01 ; biết trạng thái chảy trong ống là chảy rối; α = 1;

hệ số tổn thất tại cửa vào ξcv = 0 , 5; tại cửa ra ξcr = 1; tại 2 vị trí uốn cong đều có ξu =1,7 Nhiệt độ chất lỏng 15oC; lấy g = 9,81m/s2

1/ Tìm lu lợng Q chảy trong ống xi phông?

2/ Xác định áp suất tuyệt đối tại đầu đoạn ống 3 ( Sau vị trí uốn cong)?

H

d

a

o

l2

1

l

3

l

h

A

B

b a

D

A

2m

B

Câu 11:

Một cửa van chắn AE dạng hình

chữ nhật rộng b=3m; cạnh AE = 3,5m;

đoạn BI =0,5m; đoạn IE=0,5m Chất lỏng

có tỷ trọng δ=0,84; áp suất trên mặt thoáng

có giá trị tuyệt đối 1,05at Lấy g=9,81m/s2

1/ Xác định áp lực tuyệt đối của

chất lỏng tác dụng lên cửa van?

2/ Van có thể quay quanh trục đi

qua I vuông góc với mặt phẳng hình vẽ,

xác định thể tích vật đối trọng W (được

nối với I bởi một cánh tay đòn dài 2m) sao

cho cơ cấu cân bằng như hình vẽ? Biết vật

đối trọng làm bằng bê tông có tỷ trọng

δ=2,5 Cửa van đồng chất có khối lượng

M =0,8 tấn

Câu 12:

Cho sơ đồ cấp nước như hình vẽ:

Các thông số ống 1, 2, 3 lần lượt như sau:

l1=1200m; d1=250mm; l2=1800m;

d2=200mm; l3=1500m; d3=150mm; lưu

lượng tháo đơn vị trên ống 3 là q3=0,01 (

m

s

l

) Hệ số nhám n= 0,01 cho tất cả các

đường ống, tính hệ số đặc trưng K của từng ống theo công thức K= 3

8

4

R n

π (với R là bán kính

thủy lực của từng ống) Trọng lượng riêng của nước γ=9810N/m3, lấy g=9,81m/s2 , lưu lượng bơm Q=87,4(l/s) và áp suất dư tại A là 16 bar

1 Xác định H=?

2 Xác định áp suất tuyệt đối tại điểm D

Bơm

C

D

2 3

1 H

Cõu 13:

Cho một trụ chứa chất lỏng cú tỷ trọng δ

=0,85; bỏn kớnh đỏy trụ R =1m; chiều dài đường

sinh trụ vuụng gúc với mặt phẳng hỡnh vẽ L

=2,5m Độ ngập sõu chất lỏng trong trụ z=0,7m

Biết ỏp suất mặt thoỏng chất lỏng trong trụ cú giỏ

trị tuyệt đối pot=1,15at

1/ Xỏc định ỏp lực tuyệt đối của chất lỏng

tỏc dụng lờn mặt cong AE ?

2/ Xỏc định ỏp lực dư của chất lỏng tỏc

dụng lờn mặt AEB?

Cõu 14:

Dầu có tỷ trọng δ = 0,85 đợc dẫn từ bể chứa ra ngoài theo một đờng ống có đờng kính d2 = 100mm; tổng chiều dài ống dẫn là l = 25m; đầu ống có lắp một vòi phun T có đờng kính

d1=50mm với chiều dài a = 20cm; hệ số tổn thất tại vị trí cửa vào ξcv = 0 , 5; tại 2 vị trí uốn đều

có ξu = 2; tại vòi ra ξv = 1 , 6 (tính với vận tốc sau tổn thất); hệ số nhám n=0,01; biết trạng thái

chảy trong ống là chảy rối Bỏ qua tổn thất dọc đờng trên vòi phun T có chiều dài a; H=10m

cho g = 9,81m/s2; lấy α = 1,1; áp suất trên mặt thoáng bể có giá trị tuyệt đối là 1,3at

1/ Xác định lu lợng Q?

2/ Xác định áp suất d tại điểm A là điểm sau tổn thất

uốn cong

pot

z

A

E B

o

H

d

d1

T

a

Câu 15:

Một tấm phẳng tam giác ABE

ngập trong chất lỏng có trọng lượng

riêng δ=0,8 Biết áp suất trên mặt

thoáng có giá trị tuyệt đối

pot=122,6kPa Tam giác cân tại đỉnh

E, cạnh AB = 5m; chiều cao tương

ứng hạ từ đỉnh E xuống đáy AB là

a=3m

1/ Xác định áp lực tuyệt đối

tác dụng lên tấm phẳng?

2/ Xác định trị số áp lực dư tác

dụng lên tấm phẳng

Biết mômen quán tính của tấm

phẳng lấy đối với trục EG: J C =

12

2

2

3

a

AB











Câu 16:

Nước được dẫn trong hệ thống ống đặt trên cùng một mặt phẳng và đổ ra ngoài khí trời tại

E như hình vẽ Biết QE=12 (l/s); tại D lấy ra một lưu lượng QD=10 (l/s); lưu lượng tháo dọc trên đường ống 2 là q=0,05 (l/s.m) Các thống số của ống dẫn cho như sau: l1=150m; K1=158,4 (l/s);

l2=170m; K2=113,5 (l/s); l3=140m; K3=186,3 (l/s); l4=200m; K4=186,3 (l/s); l5=150m; K5=186,3 (l/s); γ=9810 N/m3

1/ Tìm

chiều cao cột

áp tại C?

2/ Nếu

độ cao tối đa

cột tháp cho

phép xây tại A

là Hmax=10m thì

áp suất dư trên

mặt thoáng bể

chứa phải bằng

bao nhiêu?

D

E

QD

QE

H

30ο

Β Β

Α

pot

E

Α

a h=2m

G

Cõu 17:

Một vật hình lăng trụ đáy vuông (cạnh là a)

đậy kín một lỗ hình chữ nhật (một cạnh là b và một

cạnh là L) Các dữ liệu bài toán cho nh sau: áp suất

mặt thoáng có giá trị tuyệt đối là 0,96at; H=3m;

a=60cm; b=30cm; L=2m; tỷ trọng chất lỏng δ=1,1

Xác định áp lực tuyệt đối tác dụng lên lăng trụ?

Cõu 18:

Chất lỏng (tỷ trọng δ =0,8) chảy trong một ống xi phông có đờng kính d1 = 150mm; đầu ống có lắp một ống thu hẹp dần với đờng kính miệng ra là d2 = 75mm; H = 4,2m; h =5,8m; l=12m; Hệ số tổn thất cục bộ cửa vào ξcv =0,5; Vị trí uốn ở S ξu =0,3; qua đoạn co hẹp

0,1

ch

ξ = (tính với vận tốc sau v 2 ); tại vị trí cửa ra ξcr =1; a = 20cm; hệ số nhám của ống n=0,01;

biết trạng thái chảy trong ống là chảy rối áp suất trên mặt thoáng bể là áp suất khí trời; α =1,1; g=9,81m/s2 Bỏ qua tổn thất dọc đờng trên đoạn ống thu hẹp có chiều dài a

1/ Tìm lu lợng trong ống xi phông?

2/ Tìm áp suất tuyệt đối tại điểm A?

3/ Vị trí nào trong ống có áp suất nhỏ nhất? Xác

định áp suất chân không tại đó

pot

H a

b

a h d1

l

Cõu 19:

Một van AB cú dạng là một

phần tư trụ dựng để đúng mở chất

lỏng trong một cơ cấu khộp kớn như

hỡnh vẽ Biết trụ cú bỏn kớnh

R=80cm; chiều dài đường sinh trụ

L=1,3m; h=900mm; a=120cm;

b=120cm Chất lỏng trong bể cú tỷ

trọng δ1= 0,9; chất lỏng ngoài ống đo

ỏp cú tỷ trọng δ2=3,5 Mặt thoỏng ống

đo ỏp hở ra ngoài khớ trời

1/ Tỡm ỏp lực dư chất lỏng tỏc

dụng lờn bề mặt trụ AB?

2/ Người ta cú gắn tại A một

bản lề, xỏc định lực giữ Fđể cho cơ

cấu cõn bằng như hỡnh vẽ?

Cõu 20:

Trong một đám cháy, muốn dập tắt đợc ngọn lửa thì tia nớc phun thẳng đứng từ vòi hình nón cụt lên cần phải đạt độ cao h =20m (vòi dài l = 1m) Tại mặt cắt cuối ống có đờng kính D áp suất d là 1 at, đờng kính D = 100mm, Xác định lu tốc Q và đờng kính d của miệng vòi, nếu hệ số

điều chỉnh động năng α = 1 , 1 và hệ số cản của vòi ứng với vận tốc tại cửa ra là ξ = 0 , 2 Sức cản

không khí không đáng kể, bỏ qua tổn thất dọc đờng trong vòi phun Cho γ =9810N/m3

l

h

D d

Bản lề

F

h

R

δ1

δ2

a

b B

A

Câu 21:

Một van dạng nón ngược dùng để đóng mở chất

lỏng trong một cơ cấu khép kín như hình vẽ Biết chất

lỏng trong bể có tỷ trọng δ1 =0,8; chất lỏng ở ống đo áp

có tỷ trọng δ2=8 Cho đường kính van D=1m; h=0,4m;

H=0,6m; b=1m; a=0,8m; R=300mm Lấy g=9,81m/s2

1/ Tìm áp lực dư chất lỏng tác dụng lên van?

2/ Nếu van làm bằng thép có khối lượng riêng

ρ=7800kg/m3 thì van có bị đẩy lên không? Nếu không

tìm lực kéo van lên theo phương thẳng đứng?

Câu 22:

Một bơm hút chất lỏng từ bể chứa A sang bể

chứa B như hình vẽ Biết chất lỏng có tỷ trọng δ=0,87

Đường kính ống dẫn d=150mm, áp suất mặt thoáng bể

A là áp suất khí trời; mặt thoáng bể B có giá trị áp suất

dư là 0,3at Coi chất lỏng trong hai bể là tĩnh

1/ Tìm năng lượng bơm cần thiết phải có (Hp) để

cấp cho chất lỏng (với hiệu suất bơm chỉ đạt 80%) để

lưu lượng từ bể A sang B đạt Q=30(l/s)? Biết tổn thất từ

bể A sang bể B bao gồm cả tổn thất qua bơm là

g

2

v 12

2

và H=16m

2/ Vẽ đường năng của hệ thống đã cho?

P

po

pa

H

B

A

R

δ1

δ2

a

H D

b h

Cõu 23:

Một miếng phẳng dạng trũn AB, tõm I cú bỏn

kớnh R=1,5m Tấm phẳng cú thể quay quanh một bản

lề đi qua I như hỡnh vẽ Gúc nghiờng α=30o,

H=0,8m Một nửa tấm trũn BI bờn khoang chứa chất

lỏng cú tỷ trọng δ=0,88; ỏp suất trờn mặt thoỏng cú

giỏ trị dư là 0,27at

1/ Tỡm ỏp lực dư chất lỏng tỏc dụng lờn nửa

trũn BI?

2/ Tỡm ỏp suất tuyệt đối của khớ phớa bờn

khoang của nửa trũn AI để cho tấm phẳng cõn bằng

như hỡnh vẽ?

Biết mụmen quỏn tớnh của nửa hỡnh trũn lấy đối với trục GG đi qua tõm C là:

4

1102

,

J C =

Cõu 24:

mặt phẳng nằm ngang nh hình vẽ Lu lợng ra tại D là QD=15(l/s); lấy ra tại B một lu lợng QB =7 (l/s); lu lợng tháo đều dọc theo ống 3 là q3=0,015

m s

l

; độ cao cột áp tại D là 1m; Biết γ = 9810N/m3, các đặc trng ống là:

1/ Tìm độ cao cột áp tại điểm C?

2/ Tìm độ cao cột áp tại điểm A?

TT L (m) d (mm) K (l/s)

1 420 150 158,4

2 350 200 340,8

3 200 200 340,8

4 600 250 616,4

p

o

Khớ

A

B I

α

H

G

π

3

4R

2

l

QB

Câu 25:

Một van chứa dạng cầu dùng để đóng mở chất

lỏng trong một cơ cấu khép kín như hình vẽ Biết chất

lỏng trong bể có tỷ trọng δ1 =0,8; chất lỏng ở ống đo áp

có tỷ trọng δ2=7 Cho đường kính van D=1,4m;

h=60cm; H=50cm; b=1m; a=80cm Lấy g=9,81m/s2

Áp suất mặt thoáng ống đo áp là áp suất khí trời

1/ Tìm áp lực dư chất lỏng tác dụng lên cầu?

2/ Nếu trọng lượng cầu là Q=2000N thì cần tăng,

hay giảm áp suất mặt thoáng ống đo áp để cầu được cân

bằng như hình vẽ? Tìm giá trị áp suất cần thay đổi đó?

Công thức tính thể tích chỏm cầu: V = z (3R−z)

3 2

π

Với: R là bán kính cầu; z chiều cao của chỏm.

Câu 26:

Một bơm ly tâm hút nước ở 40oC (có trọng

lượng riêng γ=9737N/m3) từ bể chứa lên theo đường

ống hút như hình vẽ Lưu lượng bơm Q=31,4 (l/s);

đường kính ống hút d=200mm; độ nhớt động học của

nước ν=0,661.10-2 cm2/s Hệ số nhám của ống

n=0,014 Hệ số tổn thất qua lưới ξL=3,4; uốn cong

ξu=0,86 Lấy α=1,1 nếu chất lỏng chảy rối, α=2 nếu

chất lỏng chảy tầng trong ống; g=9,81m/s2

1/ Xác định số chỉ của chân không kế nếu chiều

cao đặt bơm hs=8m? Biết chiều dài ống dẫn từ lưới

chắn rác đến vị trí đặt chân không kế là 15m

2/ Chất lỏng có bị hóa hơi ở vị trí đặt chân

h

δ1

δ2

a

H D

b

pa

ck

p

s

h

2 2

a

h

H

A

D

Cõu 27:

Một đập chắn nước bằng bờ tụng cú

tỷ trọng δ=2,5 Cỏc kớch thước cho như sau:

h=7m; H=20m; a=3m; b=4m; c=11m Chiều

rộng đập L=10m Áp suất mặt thoỏng là ỏp

suất khớ trời, trọng lượng riờng của nước

γ=9810N/m3

1/ Xỏc định ỏp lực dư của nước tỏc

dụng lờn đập? (Xỏc định riờng cho từng

phần ngập ứng với h và H).

2/ Tỡm tổng mụ men của ỏp lực dư

chất lỏng và trọng lượng bản thõn đập với

đường chõn đập đi qua điểm A? Trong

trường hợp này đập cú cõn bằng khụng? Bỏ

qua lực đẩy nổi của chất lỏng ở chõn đập

Cõu 28:

Bơm P duy trì hoạt động cho nớc chảy trong hệ thống đờng ống nh hình vẽ Chiều dài các ống lần lợt là l1 = 400m, l2 = 300m, l3 = 250m và l4 = 500m, đờng kính các ống lần lợt nh sau

d1=d4=300mm, d2 = d3 = 200mm Xác định hệ số K theo công thức 3

8 4

R n

K = π , với độ nhám của

ống n=0,011; R là bán kính thủy lực của từng ống Cao độ điểm A là zA = 2m, cao độ điểm D là

zD=12m Coi chất lỏng chảy rối ở trong ống, cho γ=9810N/m3

1/ Hãy xác định áp suất cần thiết của máy bơm để chuyển lu lợng nớc Q = 75 (l/s) đến ống thứ 4 để vừa phân phối hết chất lỏng ra khỏi ống? Biết rằng điểm D cuối ống 4 hở ra ngoài khí trời

2/ Nếu thay bơm bằng một bể chứa có mặt thoáng hở ra ngoài khí trời thì chiều cao cột chất lỏng trong bể phải là bao nhiêu?