Xử lí các số liệu địa chất, đánh giá điều kiện xây dựng công trình Đề xuất phương án móng nông khả thi trên nền đất tự nhiên hoặc gia cố và chọn một phương án thiết kế Thiết kế phương án móng đã chọn.
Trang 1Giảng viên hướng dẫn:Th.S Phạm Quang Thiền
ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong khi nghiên cứu các lĩnh vực kỹ thuật khác nhau người ta thường gặp những vấn đề chuyển động của chất lỏng Sự cân bằng và chuyển động của chất lỏng,
sự tương tác lực của chất lỏng lên các vật rắn Quá trình nghiên cứu vấn đề này ngày càng phong phú và đạt được những thành tựu đáng kể Dần dần hình thành một môn khoa học chung đó là : “Cơ học chất lỏng” và khoa học thủy lực cũng nằm trong đó Cùng với sự phát triển chung của các nghành khoa học trên thế giới, thuỷ lực là môn khoa học chuyên nghiên cứu các quy luật cân bằng và chuyển động cơ học vĩ
mô của chất lỏng Đồng thời tìm ra các biện pháp áp dụng các quy luật đó vào sản xuất mà cơ sở lý luận của nó là Toán học, Vật lý học và Cơ học chất lỏng lý thuyết Bản thân Thuỷ lực học là cơ sở để nghiên cứu nhiều lĩnh vực kỹ thuật chuyên môn như: Cấp thoát nước và khí, xây dựng công trình thuỷ lợi, thuỷ năng, thuỷ điện, cảng
và đường thuỷ Chế tạo máy nói chung, chế tạo máy thuỷ lực nói riêng, điều khiển bằng cơ cấu thuỷ lực, truyền động thuỷ lực, tự động hoá thuỷ lực
Trong quá trình thực hiện được sự hướng dẫn giúp đỡ tận tình của Thầy Phạm
Quang Thiền và sự góp ý của các bạn trong lớp mà em đã hoàn thiện bài tập này.Tuy
nhiên sụ tiếp thu còn có hạn, bài tập lớn của môn học có liên quan nhiều đến kiến thức thực tế nên không thể tránh khỏi những sai sót Kính mong được sự quan tâm chỉ dẫn của thầy giáo để giúp em hoàn thiện được những kiến thức của mình về môn học và những bài tâp khác sắp tới, phục vụ tốt công việc của em sau này
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện : Ngô Quang Tuấn
Mã sinh viên : 1251051984
Lớp : K57A_KTXDCT
Lớp Tín chỉ : L01
Trang 2Giảng viên hướng dẫn:Th.S Phạm Quang Thiền
BÀI TẬP LỚN THỦY LỰC CƠ SỞ
Bài 1 ( đề số 95)
Cho sơ đồ phân phối nước như hình vẽ:
L9
B L10
Cột nước tự do ở cuối mỗi đường ống là 15m Cao trình điểm cuối của các ống nhánh cho theo bảng 1.1 Các số liệu khác theo bảng 1.2
Yêu cầu :
1 Tính đường kính cho tất cả các ống nhánh trên sơ đồ
2 Xác định chiều cao của các ống tháp nước
3 Vẽ đường đo áp cho nhánh chính
Bảng 1.2 :
Trang 3Giảng viên hướng dẫn:Th.S Phạm Quang Thiền
Bảng 1.2: Số liệu bài 1.
Đề L 1
(m)
L 2
(m)
L 3
(m)
L 4
(m)
L 5
(m)
L 6
(m)
L 7
(m)
L 8
(m)
L 9
(m)
L 10
(m)
L 11
(m)
L 12
(m)
L 13
(m)
Bài làm 1.Tính đường kính ống trục chính và các nhánh trong hệ thống.
Ngoài ra trong điều kiện tương tự còn phải xét đến cao trình điểm nút của nhánh để quy định đâu là trục chính
Theo đề bài ta thấy cao trình của điểm T cao nhất như vậy trục chính là:
A – B – C – D – E – T.
-Xác định lưu lượng cho các đoạn ống :
Đoạn ET : QET = QT = 9 (l/s)
Đoạn DE : QDE = QT + QK = 9 + 11 = 20 (l/s)
Đoạn CD : QCD = QDE + QM= 20 + 8 = 28 (l/s)
Đoạn BC : QBC = QCD + QL + QX = 28 + 7+ 9 = 44 (l/s)
Đoạn AB : QAB = QBC + QY + q x L7 = 44 + 13 + 0,5 .200 = 157 (l/s)
-Xác định đường kính ống dẫn mỗi đoạn :
Dựa theo bảng đường kính ống dẫn D chọn theo lưu tốc kinh tế và lưu lượng kinh tế sau :
Bảng 4 – 5 :(Giáo trình kỹ thuật thủy khí – tr.132)
D1(mm
)
V1(m/s
)
0.7 5
0.7 5
0.7 6
0.8 2
0.8 5
0.9 5
1.0 2
1.0 5
1.1 0
1.1 5
1.20
Từ bảng trên ta lấy đường kính cho mỗi đoạn là :
QET = 9(l/s) => Đường kính ống dẫn cho đoạn ET : dET = 125(mm)
QDE = 20 (l/s) => Đường kính ống dẫn cho đoạn DE : dDE =150 (mm)
QCD = 28 (l/s) => Đường kính ống dẫn cho đoạn CD : dCD = 200 (mm)
Trang 4Giảng viên hướng dẫn:Th.S Phạm Quang Thiền
QBC = 44 (l/s) => Đường kính ống dẫn cho đoạn BC : dBC = 250 (mm)
QAB = 157 (l/s) => Đường kính ống dẫn cho đoạn AB : dAB = 400 (mm)
Ta có :
QE – K= QK= 11 (l/s)
QD – M = QM =8 (l/s)
QI – L = QL =7 (l/s)
QI – X = QX = 9 (l/s)
QC – I = QI = QL + QX = 7 + 9 = 16 (l/s)
QH – Y = QY = 13 (l/s)
QH –N = QN = q x L7 = 0.5 x 200 = 100 (l/s)
QB – H = QH = QY + QN = 13 + 100 = 113 (l/s)
*Tra bảng 4 – 5 ta lấy được đường kính của các đoạn như sau :
QE – K = 11 (l/s) => Đường kính ống dẫn cho đoạn EK : dEK = 125 (mm)
QD – M =8 (l/s) => Đường kính ống dẫn cho đoạn DM : dDM = 125 (mm)
QI – L = 7 (l/s) => Đường kính ống dẫn cho đoạn IL : dIL = 125 (mm)
QI – X = 9 (l/s) => Đường kính ống dẫn cho đoạn IX : dIX = 125 (mm)
QC – I = 16 (l/s) => Đường kính ống dẫn cho đoạn CI : dCI = 150 (mm)
QH – Y = 13 (l/s) => Đường kính ống dẫn cho đoạn HY : dHY = 125 (mm)
QH –N= 100 (l/s) => Đường kính ống dẫn cho đoạn HN : dHN = 300 (mm)
QB – H = 113 (l/s) => Đường kính ống dẫn cho đoạn HN : dBH =350 (mm)
*Bảng đường kính ống dẫn cho tất cả các ống chính và ống nhánh có trong sơ đồ:
M
Y
H N
BH
7
0
11 3 D(mm
)
40
0
25 0
20 0
15 0
12 5
12 5
125 12
5
12 5
15 0
15 0
30 0 35 0
Trang 5Giảng viờn hướng dẫn:Th.S Phạm Quang Thiền
2 Tớnh chiều cao cỏc ống thỏp nước.
-Tớnh tổn thất cột ỏp trờn từng đoạn :
Ta có công thức chung tính tổn thất cột nớc là:
hdi=
i i
l K
Qi
ì
2 2
Với Ki = ω.
c R =
3 / 2
3 / 8
4 4
14 , 3
n
d
Tra bảng 3.3 giáo trình thuỷ lực và máy thuỷ lực, và
chọn với đờng ống bỡnh thường với C0 = n
1
= 80 → n=0,0125 Q: lưu lượng nước trờn cỏc đoạn
l : chiều dài của từng đoạn
→ K= 24,92 (d)8/3
- Tổn thất cột ỏp trờn đoạn E - T:
K9 = 24,92 (0,125)8/3 = 0,097
9 2
2
.l K
Q h
ET
ET T
E− =
=>
2 2
(0, 009)
.290 2, 497 (0, 097)
ET
(mH2O)
hwE - T = 1,1 .hE - T= 1,1 2,497 = 2,747 (mH2O)
-Tổn thất cột áp trên đoạn D - E:
K4 = 24,92.(0,15)8/3 = 0,158
4
(0,02) 450 7, 211 (0,158)
DE DE
DE
Q
K
(mH2O)
hwDE = 1,1 x hD-E = 1,1x7,21 = 7,931 (mH2O)
- Tổn thất cột áp trên đoạn C - D:
K3 = 24,92.(0,200)8/3 = 0,341
3
(0,028) 600 4,045 (0,341)
CD CD
CD
Q
K
(mH2O)
Trang 6Giảng viên hướng dẫn:Th.S Phạm Quang Thiền
hwC - D = 1,1 hC - D = 1,1.4,045 = 4,449 (mH2O)
- Tæn thÊt cét ¸p trªn ®o¹n B - C:
K2 = 24,92.(0,250)8/3 = 0,618
2
(0,044) 180 0,912 (0,618)
BC BC
BC
Q
K
(mH2O)
hwB - C = 1,1 hB - C = 1,1 x0,912= 1,003 (mH2O)
- Tæn thÊt cét ¸p trªn ®o¹n A - B:
K1 = 24,92.(0,400)8/3 = 2,164
1
(0,157) 250 1,315 (2,164)
BA BA
BA
Q
K
(mH2O)
hwB - A = 1,1.hB - A = 1,1 1,315 = 1,447 (mH2O)
- Tæn thÊt cét ¸p trªn ®o¹n E - K:
5 24,92 E K 24,92 (0,125) 0,097
5 2
2
.l
K
Q h
K E
K E K
E
−
−
=>
2 2
(0,011)
.200 2,572 (0,097)
E K
(mH2O)
hwE-K = 1,1 .hE-T = 1,1 2,572 = 2,829 (mH2O)
- Tæn thÊt cét ¸p trªn ®o¹n D - M:
097 , 0 ) 125 , 0 (
92 , 24
92 ,
4 8 / 3 8 / 3
K
12 2
2
.l K
Q h
M D
M D M
D
−
−
− =
=>
2 2
(0, 008)
.400 2, 721 (0, 097)
D M
(mH2O)
hwD-M = 1,1 hD-M = 1,1 2,721 = 2,9931 (mH2O)
-Tæn thÊt cét ¸p trªn ®o¹n I - X:
097 , 0 ) 125 , 0 (
92 , 24
92 ,
4 8 / 3 8 / 3
K
Trang 7Giảng viên hướng dẫn:Th.S Phạm Quang Thiền
11 2
2
.l K
Q h
X I
X I X
I
−
−
− =
=>
2 2
(0,009)
.360 3,099 (0,097)
I X
(mH2O)
hwI-X = 1,1 hI-X = 1,1.3,099= 3,409 (mH2O)
-Tæn thÊt cét ¸p trªn ®o¹n I - L:
097 , 0 ) 125 , 0 (
92 , 24 24,92 8 / 3 8 / 3
K
13 2
2
.l K
Q h
L I
L I L
I
−
−
− =
=>
2 2
(0,007)
.350 1,823 (0,097)
I L
(mH2O)
hwI-L = 1,1 hI-L = 1,1 1,823= 2,005 (mH2O)
-Tæn thÊt cét ¸p trªn ®o¹n C - I:
158 , 0 ) 150 , 0 (
92 , 24
92 ,
4 8 / 3 8 / 3
K
10 2
2
.l K
Q h
I C
I C I
C
−
−
− =
=>
2 2
(0,016)
.150 4,081 (0,158)
C I
(mH2O)
hwC-I = 1,1.hC-I = 1,1 4,081 = 4,489 (mH2O)
-Tæn thÊt cét ¸p trªn ®o¹n H - N:
7 24,92 H N 24,92.(0,300) 1,005
7 2
2
.l K
Q h
N H
N H N
H
−
−
− =
=>
2 2
(0,100)
.200 1,980 (1,005)
H N
(mH2O)
hwH-N = 1,1 hH-N = 1,1 1,980=2,178 (mH2O)
-Tæn thÊt cét ¸p trªn ®o¹n H - Y:
8 24,92. H Y 24,92.(0,125) 0,097
8 2
2
.l K
Q h
Y H
Y H Y
H
−
−
− =
=>
2 2
(0, 013)
.300 5,388 (0, 097)
H Y
(mH2O)
hwH-Y = 1,1.hH-Y= 1,1 5,388 = 5,927 (mH2O)
-Tæn thÊt cét ¸p trªn ®o¹n B - H:
Trang 8Giảng viờn hướng dẫn:Th.S Phạm Quang Thiền
9 24,92. B H 24,92.(0,350) 1,516
6 2
2
.l K
Q h
H B
H B H
B
−
−
− =
=>
2 2
(0,113)
.360 2,0 (1,516)
B H
(mH2O)
hwB-H = 1,1 hB-H = 1,1 2,0 = 2,2 (mH2O)
*) Xỏc định chiều cao đo ỏp tại cỏc điểm của nhỏnh:
HT= ∇T+ Ht d= 11+ 15 = 26(mH2O)
HE = HT+ hwE – T = 26 + 2,747=28,747 (mH2O)
HD = HE + hwD – E = 28,747 + 7,931 = 36,678 (mH2O)
HC = HD + hwC – D = 36,678 + 4,449 = 41,127 (mH2O)
HB = HC + hwB – C =41,127+ 1,003 = 42,13 (mH2O)
HA = HB + hwA – B = 42,13+ 1,447 =43,577 (mH2O)
*) Chiều cao đo ỏp của thỏp:
HKK = hwE – T + hwD – E + hw C – D + hwB – C + hwA – B + ht d +∇T
HKK = 2,747 +7,931 + 4,449 + 1,003 + 1,447 +15 + 11 = 43,577(mH2O)
HT =HKK - ∇A = 43,577- 10 = 33,577 (mH2O)
Bảng đánh giá:
d ∑h W
3 Vẽ đường đo ỏp cho nhỏnh chớnh
43,577 42,130
42,127
36,678
Trang 9Giảng viờn hướng dẫn:Th.S Phạm Quang Thiền
28,747
26
HT
Đường đo ỏp dọc theo đường trục.
*) Xỏc định chiều cao cột đo ỏp của thỏp tại điểm A.
Chiều cao thuỷ lực của thỏp A là chiều cao tớnh từ mặt đất đến mặt nước trờn thỏp, được xỏc định như sau:
Hlt = ∑hW + htd + ∇T= ∑hW + HT = 17577+ 26 = 43,577(m)
∇HT =Hlt - ∇T= 43,577 – 11 = 32,577(m)
*)Tớnh toỏn cho cỏc ống nhỏnh khỏc.
Chiều cao cột ỏp cuối đoạn:
Đoạn EK: HK= HE –hwE-K = 28,747–2,572= 26,175 (mH2O)
Đoạn DM: HM = HD – hwD-M =36,678–7,931=28,747 (mH2O)
Đoạn CI: HI = HC – hwC-I=41,127–4,045=37,082 (mH2O)
Đoạn IX: HX = HI – hwI-X = 39,930 – 3,099=36,831 (mH2O)
Đoạn IL: HL = HI – hwI-L = 39,930–2,005= 37,925 (mH2O)
Đoạn BH: HH = HB – hwB-H = 42,130–2,2=39,930 (mH2O)
Đoạn HY: HY = HH – hwH-Y =43,577–5,927= 37,650 (mH2O)
Đoạn HN: HN = HH – hwH-N= 43,577– 2,178= 41,399 (mH2O)
Bài 2 ( đề số 95)
Trang 10Giảng viờn hướng dẫn:Th.S Phạm Quang Thiền
Cho biết a=80mm, b=20mm, trọng lợng phao G1 = 25g, tỷ trọng của xăng δx = 0,75, độ nhớt của xăng ở nhiệt độ C là ν = 0,006 cm2/s, áp suất trên mặt thoáng bằng
áp suất khí trời Trên đờng ống kim loại có khoá (ξk = 4,0), ba đoạn uốn cong (ξu = 0,2), và miệng ra ξ của ống
Ngời ta dùng một nút nối với hệ thống đóng mở tự động miệng ra ζ bằng phao Nút đợc nâng lên khi áp suất d tại ξ là Pd Chiều dài ống
L = 6,0m Các giá trị về độ cao Z, Pd, vận tốc xăng trong ống V, đờng kính ống d đợc xác định bảng 2.1
1 Tính áp suất của bơm để bơm xăng vào bình.?
2 Xác định bán kính R của phao hình cầu xuất phát từ điều kiện sao cho mức xăng trong hộp luôn cố định và khi chốt khoá mở thì phao chỉ chìm một nửa
3 Vẽ đờng đo áp cho hệ thống
4 Thử kiểm tra với trị số bán kính R đã tính đợc nhng khi chốt khoá mở thì phao chìm hai phần ba thể tích.Trong trờng hợp đó áp suất của bơm bằng bao nhiêu
Bảng số liệu bài 2.
d
k
ξ
u
ξ
Z
u
ξ
Trang 11
Giảng viờn hướng dẫn:Th.S Phạm Quang Thiền
u
ξ
V
→
Bài làm
1 Tính áp suất của bơm để bơm xăng vào bình chứa.
áp suất của bơm ở đầu ra đạt đợc phải khắc phục đợc áp suất d tại đầu ra của vòi, tạo dòng chảy trong ống và khắc phục đợc các tổn thất tại các điểm cong và khóa Phơng trình Bécnuli viết cho mặt 1-1và 2-2 là:
1 2
w
(1) Trong đó: α1= α2 =1, v 1 = v2 (vì cùng chảy trong một ống)
Phơng trình (1) trở thành :
+ +
=
d
l g
v p Z
p
k u x
d x
γ
2
(2) Xác định hệ số λ, muốn vậy ta phải xác định trạng thái chảy trong ống:
áp dụng công thức tính số Raymol:
3 4
0,8 14 10
18666,7 0,006 10
e
V d
R
ν
−
−
ì
Ta thấy 2320< Re= 15000< 105 , nên dòng chảy trong ống là dòng chảy rối
Để tính hệ số ma sát ta phải áp dụng công thức Bladiuyt:
4 4
0,027 18666,7
e
R
(3) Thay các giá trị vào công thức (2) ta có :
Trang 12Giảng viờn hướng dẫn:Th.S Phạm Quang Thiền
+ +
=
d
l g
v p Z
p
k u x
d x
γ
2
3
b
x
p
( mxăng)
Suy ra pb= 9,227ì
0,75 ì
9810 = 67887,652( N/m2) = 0,692 (at) Vậy để bơm xăng vào bình chứa cần phải có áp suất tại đầu ra của bơm là:
Pb= 0,692 (at)
2 Xác định bán kính của phao (R).
Xét cả hệ thống đóng mở có các lực tác dụng:
P: là lực do áp suất d sinh ra
G: là trọng lợng của phao
Pas: là lực Acsimet do xăng tác dụng lên quả cầu
Phơng trình mô men cân bằng tại điểm O là:
P ì
b + G ì
a - Pas
ì
a = 0 ⇔ P ì
b + G ì
a -
1
2 ì ì ìV c γx
a = 0 (5)
Với VC =
4
3
πR3⇒
1 2
VC =
2 3
πR3
⇒ P ì
b + G ì
a =
3
2
3 π γ ì ì ìx R
a
⇒ R =
3 2
P b G a
a
π γ
ì + ì
ì ì
Trang 13Giảng viờn hướng dẫn:Th.S Phạm Quang Thiền
Tính các đại lợng của phơng trình (5), ta có:
( 3)2
2
3
3
3,14 14 10
0,181 0,02
1232,136
x
d
a
π ω
π γ
−
−
−
ì
+
Từ kết quả trên ta thấy bán kính quả cầu R = 50 (mm) nhỏ hơn a = 80 (mm), điều này
là hợp lý Vậy bán kính của phao là: R = 50 (mm)
3 Vẽ đờng do áp cho hệ thống.
Để vẽ đờng đo áp cho hệ thống ta phải tính tổn thất trên các đoạn khác nhau của ống Ta chia ống làm 5 đoạn:
Ta gọi chiều dài của hai đoạn ống thẳng đứng lần lợt là:
z1 = z2 =
0,7 0,35
2 2
Z
(m) Chiều dài của các đoạn ống nằm ngang lần lợt là:
l1 =
6, 0 0.7
2, 65 ( )
l z
m
l3 = l4=
1 2,8
1, 325 ( )
l
m
a/Tính tổn thất dọc đờng trên các đoạn :
*Đoạn nằm ngang l1:
1
1
3
d
Trên đoạn nằm ngang trớc và sau khoá K:
Trang 14Giảng viờn hướng dẫn:Th.S Phạm Quang Thiền
( )
Trên 2 đoạn thẳng đứng:
( ) ( )
3
b/ Tính tổn thất cục bộ trên các đoạn:
Các đoạn cong:
( ) ( )
cong
v
g
ξ
ì
Tại khoá K :
khoa
v
g
ξ
ì
Đờng đo áp của hệ thống nh hình vẽ:
Trang 15hc4
hd3 hCK
hd2 hc1
Giảng viờn hướng dẫn:Th.S Phạm Quang Thiền
4 Kiểm tra với trị số bán kính R đã tính đợc nhng khi chốt khoá mở thì phao chìm hai phần ba thể tích Trong trờng hợp đó áp suất của bơm bằng bao nhiêu.
Phao chìm hai phần ba tức là :
x phao
3
2
'
Từ phơng trình(5) ta có:
a G p
b
d
4
'
2
−
=
ì
ì
(6) Trong đó:
Trang 16Giảng viờn hướng dẫn:Th.S Phạm Quang Thiền
( )
3
p
Từ (6) suy ra :
2
d
a
d
−
Từ kết quả tính đợc ta thay vào pt (2) để tính áp suất của bơm khi phao chìm một phần ba:
+ +
=
d
l g
v p z
p
k u x
d x
γ
2
2
3
b
x
p
(m)
áp suất của bơm lúc này là:
⇒
p’b= 0,7074 (at)
