BAI TAP NHOM THUY LLUC CHUONG 3 6

Chương 4 : TỔN THẤT CỘT NƯỚC TRONG DÒNG CHẢYBài 4.30: Nước chảy vào không khí theo ống ngắn nằm ngang có khóa, dưới cột nước không đổi H= 16m.. Xác định lưu lượng qua ống nếu chỉ tính t

Trang 1

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA



BÀI TẬP THỦY LỰC

GIẢNG VIÊN BỘ MÔN: TÔ THÚY NGA

Đà Nẵng, 05/2016

Trang 3

- Sau 10s điểm A(4,3,5) chuyển động đến A’(5,5,3), ta có:

xA’ = x 0 + a.10 5 = 4 + a.10 a = 0,1 yA’ = y o + b.10  5 = 3 + b.10  b = 0,2 zA’ = z o + c.10 3 = 5 + c.10 c = -0,2

- Vậy phương trình chuyển động của phần tử chất lỏng là:

x = 4 + 0,1.t

y = 3 + 0,2.t

z = 5 – 0,2.t

Trang 4

dz u

dy u

2 2

z

dz y

dy

y

dy x

dx

u

dz u

dy

u

dy u

dx

z y

y x

1 2 2

1 1

c z y

c y x

c z

dz y

dy

c y

dy x

dx

Trang 5

- Đường dòng đi qua điểm A(2,4,8).

22

11

8

1 4

1

4

1 2

1

2

1 2

1

c

c c

4

1 1 1

8

1 1 1

4

1 1 1

z y

y x

z y

y x

6,0





Trang 7

Bài 3.39 :

d1=d2=100mm, z=1cm.

Q=11,8(l/s), .

Tỷ năng ống A bằng ống B

) (

2

.

2 2

g

v g

v P P z

z

g

v P

z g

v P

z

A B

B A B

A

B B B

B A A A

Trang 8

Thay vào (1) ta được:

- Lưu lượng nước trong bình A là:

Vậy:

)/(17

)/(17,2

s l Q

s m v

A



Trang 9

d=150mm, v=6m/s, D=800m, a=30mm

Giải

- Viết phương trình Bernouli cho 2 mặt cắt 1-1 và 2-2, mặt chuẩn 0-0 như hình vẽ ta có :

z 1 + + = z 2 ++ + h f (1) Ta có: , Bỏ qua mọi tổn thất

Với

)

Với

)

Thay vào (1) ta có:

) = 0,97 (at)

•

2

2 1

1

Bài 3.40 :

?



t B

P

Trang 10

Q 15 3 /

 van  5

Trang 11

Do (3)

Từ (2) (3)

Vậy áp lực nước tác dụng lên cửa van:

Trang 12

Chương 4 : TỔN THẤT CỘT NƯỚC TRONG DÒNG CHẢY

Bài 4.30: Nước chảy vào không khí theo ống ngắn nằm ngang có khóa, dưới cột nước không đổi H= 16m Đường kính các đoạn ống = 50mm, d= 70mm Hệ số sức

cản của khóa ξ = 4 Xác định lưu lượng qua ống nếu chỉ tính tổn thất cục bộ? Vẽ đường năng đường đo áp?

Trang 17

Bài 4.36:

= 0,2at ; = 10m ; = 2m ; d = 100mm

D = 200mm ; R = 100mm ; = 4

Xác định lưu lượng Q?

Trang 18

=>

=> )

Trang 19

Bài 4.47:

Trang 21

Thay (2) vào (*), ta được:

Trang 22

Chương 5: DÒNG CHẢY RA KHỎ LỔ VÀ VÒI

Bài 5.34

Trang 23

Áp dụng phương trình động lượng cho đoạn dòng chảy 1-2 là: ρQ(αQ(α2.V2-1.V1) =Ʃ F (1)

Với Rx là phản lực dọc của gối tựa đoạn chuyển tiếp

Chiếu (1) lên phương ngang:

Phương trình Bécnuli cho mặt cắt 1-1; 2-2 ta có:

Chọn O-O’ làm mặt chuẩn như sau:

Z1+P1/+ 1.(V1)2/2g = z2+P2/+2.(V2)2/2g

0+ P1/γ+ α1.(V1)2/2g = 0+P2/γ+α2.(V2)2/2g

=>P2=P1+/2.g] [(V1)2-(V2)2]

Trang 24

Thay P2; V1; V2 vào (2) ta có:

Rx= Q(4Q/D12 - 4Q/D22)+P1 D12/4)- [P1+ (16.Q2/π2.D14 - 16.Q2/π2.D24)/2g] πD22/4

= 4 ρQ(αQ2.(1/D12-1/D22)/ π +P1.π.D12/4- [P1+γ.(16.Q2/π2.D14-16.Q2/π2.D24)/2g] πD22/4

Rx= 4.1000.1,82.(1/1,52 - 1/12)/ π + 9810.4 π.1.52/4 - [ 9810.4 + 9810.(16.1,82/π2.1,54 - 16.1,82/π2.1)/9,8.2] π2.1/16

= 384584 (N) = 384,584 (kN)

Vậy lực dọc trục P tác dụng lên gối tựa trên đoạn chuyển tiếp có trị số bằng Rx

Trang 25

Bài 5.36

Trang 27

, 150

880 ,

/ 6 20

6 , 10 ,

5 , 15

2 1

' '

mm d

m l

s l Q

mm d

/ 8 , 340 ,

200

/ 4 , 158 ,

150

2 2

1 1

Trang 28

m l

l

l l

l K

l K Q

K K H

K

l K

l Q

K

l Q

h

H

i d

93,75207

,127880

880

07,127

10.91,4

10.864,

3

.10.065,110

.37,9

10.929,401428,

0

880

1584,

0

3408,

0.0206,

03408

,0.1584,

0.9,

4

880

1 2

1

3 1

5

1 5 3

1 5

1

2 1

2 2

1

2 1 1

2 2 2

2 2

2 1

2 2

1

1 2

m l

93 752

07 , 127 2

1



Trang 29

610 ,

432

/ 8 , 340 ,

200

/ 4 , 158 ,

150

2 1

2 2

1 1

m l

s l K

mm d

s l K

mm d

f A

f

h g

v H

H

h g

v H

H

h g

v P

z g

v P

0

2

.

2 2

2 2 2 2

2

2 1 1 1

2

.l

K

Q h

d

f  

Trang 30

Q g

d

Q H

H

l K

Q g

Q H

H

l K

Q g

v H H

l K

Q g

v H

H

A A

A

A A

A

A A

13 , 9 432 4 , 158

19 81

, 9 15 , 0

10 19 8 4

, 15

8

2

2 4

2

2 3 1

2 1

2 4

2 2

1 2 1

2 2

1 2

1 2 1

2 2

2

1 2 1

2 2

f B

f

h g

v H

H

h g

v H

H

h g

v P

z g

v P

0

2

.

2 3

2 3 3 3

3

2 2 1 1

2

.l

K

Q h

d

f  

Trang 31

Q g

d

Q H

H

l K

Q g

Q H

H

l K

Q g

v H

H

B B

B

B B

B

B B

74 , 7 610 8 , 340

38 81

, 9 2 , 0

10 38 8 4 , 15

8

2

.

2

2 4

2

2 3 2

2 2

2 4

2 2 2

2 2

2 2 2

2 2

m H

A

74 , 7

13 , 9



Trang 32

Bài 6.13: Ống bình thường, tìm Q?

Trang 33

mm d

s l K

mm d

/61,53,

100

/4,158,

150

/8,340,

200

3 3

2 2

1 1

l K

l

H Q

K

l K

l Q

K

l Q

h

H

i i

i d

/ 7 , 14 05361

, 0

90 1584

, 0

60 3408

, 0 110

5 , 7

.

2 2

3

3 2

2

2 2

1 1

2 3

3 2

2

2 2

1

1 2

Trang 34

h h

3 2



i

d i i i

i

i d

l

h K Q l

s l l

h K Q

s l l

h K Q

d d d

/ 5 , 15 90

5 7 61 , 53

/ 56 60

5 , 7 4 , 158

/ 89 110

5 , 7 8 , 340

3 3 3

2 2 2

1 1 1

3 2 1

v

s m d

Q Q

v

s m d

Q Q

v

/ 97 , 1 1

, 0

10 5 , 15

4

/ 16 , 3 15

, 0

10 56

4

/ 83 , 2 2

, 0

10 89

4

2

3

2 3

3

3 3

2

3

2 2

2

2 2

2

3

2 1

1

1 1

Trang 35

3 2 1

1 1 1

Q 1  2  3  89  56  15 , 5  160 5 /

5 , 1

?, )

?

)

' 4

'

m H

H d

Trang 36

- Lưu lượng trên từng đoạn:

- Lưu tốc trên từng đoạn:

' '

D A

3 2

1 ' '

d d d D A

d d

d

h h h

h h h H

R C K

mm d

s l R

C K

mm d

s l R

C K

mm d

bp bp bp

/ 72 , 52 025

, 0 80 4

1 , 0

100

/ 4 , 158 4

: 15 , 0 80 4

15 , 0

150

/ 1 , 341 05

, 0 80 4

2 , 0

200

3 / 2

2 3

/ 2 3 3 3 3

3 / 2

2 3

/ 2 2 2 2 2

3 / 2

2 3

/ 2 1 1 1 1

3 2 1

Q

s l Q

Q Q

s l Q

Q

D D D

/ 32 12 20 55 , 0 9

55 , 0

/ 6 , 15 12 55 , 0 9

55 , 0

/ 9

'' ' 1

'' 2

s m

Q v

s m

Q v

/ 15 , 1 4 : 1 , 0

10 9

/ 88 , 0 4 : 15 , 0

10 6 , 15

/ 02 , 1 4 : 2 , 0

10 32

2 3 3

3 3

2 3 2

2 2

2 3 1

1 1

Trang 37

- Tra bảng ta có:

- Tổn thất dọc đường:

- Thay vào (*) ta suy ra:

b)

- Khi lắp ống 4 vào đoạn AB thì:

- Vậy để tăng thêm 1,5 m thì giảm 1,5m

- Ta có:

- Khi đó lưu lượng qua ống 1 là:

04 , 1

06 , 1

04 , 1

3 2 1

2 2 2

K

Q h

m l

K

Q h

m l

K

Q h

d d d

89 , 6 236 72 , 53

9 04 , 1

78 , 3 368 4 , 158

6 , 15 06 , 1

14 , 3 343 1 , 341

32 04 , 1

2 3

2 3 2

2 2

2 2 2

2 1

2 1 2

3 1

2 1

1 1

const Q

CD BC

'

D

 m h

h d d 1,5 3,14 1,5 1,64

1 1

K

343

64 , 1 1 , 341

.

1

' 1

' 1 1

' 1

Trang 38

- Lưu lượng qua ống nối 4 là:

- Mođun lưu lượng ống nối 4:

Q ' 32 23 , 59 8 , 41 /

1 1

mm d

s l K

mm d

s l h

l Q J

Q K

/ 4 , 158 ,

150

/ 39 , 97 ,

125

/ 84 , 122 5

, 1

320

41 , 8

2 2

1 1

4 4

4

4 4 4

4 4

 m  m l

K

Q

h 320 2 , 39 1 , 5

39 , 97

41 , 8

2 4

K

Q

h 320 0 , 9 1 , 5

4 , 158

41 , 8

2 4

m l

l l

l K

Q l

K

Q

l l

1 , 262

9 , 57 5

, 1

4 , 158

41 , 8

39 , 97

41 , 8

320 5

, 1

.

320

2 1

2 2

2 1

1 1

2 1

4

4 4

2 4

2

4 4

4 2 4

2 4 4

2 4

4 4

mm d

m l

mm d

1 , 262 ,

150

9 , 57 ,

125

2 2

1 1

4 4

Trang 39

- Lưu lượng trong các đoạn:

s l Q

Q

s l Q

Q

s l Q

BC AB

CD BC

DE CD

DE

/ 9 , 60 16

6 , 4 3 , 40 16

6 , 4

/ 3 , 40 8

, 5 5 , 6 28 8

, 5 5 , 6

/ 28 14

14 3

11

/ 14

Trang 40

- Chọn đường kính ống theo bảng chọn đường kính ống kinh tế, ta có:

mm d

s l Q

s l K

mm d

s l Q

s l K

mm d

s l Q

DE DE

DE

CD CD

CD

AB BC

BC

AB AB

AB

/4,158,

150,

/14

/8,341,

200,

/28

/4,616,

250,

/3,40

/3,999,

300,

/3,62

Q h

m l

K

Q h

m l

K

Q h

m l

K

Q h

DE DE

CD CD

BC BC

AB AB

7 , 5 730 4 , 158

14

82 , 2 418 8 , 340

28

33 , 1 310 4 , 616

3 , 40

3 , 2 620 3 , 999

3 , 62

2 2

2

2 2

2

2 2

2

2 2

m h

m

AB B

A

BC C

B

CD D

C

DE E

D E

15 , 40 41

, 2 85 , 37

85 , 37 33

, 1 52 , 36

52 , 36 82

, 2 7 , 33

7 , 33 7

, 5 28

28 6

22

' '

Trang 42

- Ta thấy cột nước tại các điểm B,C,D đều lớn hơn cột nước đo áp tại cuối các đoạn đó( điểm F, M, N) Vậy việc chọn ABCDE làm đường ống chính là hợp lí.

) ( 02 , 14 5 , 22 52 , 36

) ( 85 , 15 22 85 , 37

' '

m h

N D

DN

M C

CM

F B

s l Q

Q

DN CM BF

/ 05 , 9 3 11 55 , 0 3

55 , 0

/ 8 , 5

/ 8 , 8 16 55 , 0

55 , 0

i i

i

h

Q K

l K

Q h

i

1000

2 2

2

2 2

2

1 2

2

10.6,16298,0.7,14

05,

91000

10.82,51216

,0

.02,14

8,

51000

10.56,29605

,0

.85,15

8,

81000

K K K

Trang 43

mm d

DN CM BF

100 75 125

29 

2

10 82 ,

51 

1

10 6 ,

Trang 44

Bài 6.19:

Giải

a)Tính đường ống chính: Điểm E có cao trình (+22m) không quá bé so với các điểm khác,đường ống nối từ tháp chứa đến điểm E (đường A-B-C-D-E) lại dài nhất nên ta chọn đường này làm đường ống chính để tính trước, các ống còn lại được gọi là ống nhánh

5 , 48

0 730 418

310 620

5 , 21

mm

d s

l J

Q K

AB

AB tb

AB AB

250

200/

5,

612010346

,0

3,62

2 1

Trang 45

d s

l J

Q K

mm d

mm

d s

l J

Q K

mm d

mm

d s

l J

Q K

DE

DE tb

DE DE

CD

CD tb

CD CD

BC

BC tb

BC BC

150

125 /

6 ,

137 010346

, 0 14

200

150 /

3 ,

275 010346

, 0 28

250

200 /

2 ,

396 010346

, 0

3 , 40

2 1 2 1 2 1

i i

i

K

Q h

m h

và

m h

DE CD BC AB

7 , 5 730 4 , 158 14

82 , 2 418 8 , 340 28

33 , 1 310 4 , 616

3 , 40

33 , 6 620 4 , 616

3 , 62

09 , 15 730 39 , 97 14

06 , 13 418 4 , 158 28

23 , 4 310 8 , 340

3 , 40

7 , 20 620

8 , 340

3 , 62

2 2 2 2

1 1 1 1

Trang 46

- Dựa vào tổn thất dọc đường ta chọn đường kính ống phù hợp như sau:

- Cao trình mặt nước các điểm thuộc đường đo áp:

mm d

DE CD BC AB

150200200250

m h

m

DE CD BC AB

d D

E

d C

D

d B

C

d A

B A

32 , 29 7

, 5 02 , 35

02 , 35 82

, 2 84 , 37

84 , 37 33

, 4 17 , 42

17 , 42 33

, 6 5 , 48

5 , 48

' '

Trang 47

m H

N D

DN

M C

CM

F B

BF

7,14197,33

02,145,2252,36

85,152285,37

' '

0 605

85 ,

l H J

Trang 48

- Mođun lưu lượng:

- Tra bảng K=f(d,n) ta được:

- Lưu tốc trong các ống:

049,

0298

7,14

065,

0216

02,14

CM

CM CM

l

H J

l

H J

s

l J

Q K

s

l J

Q K

DN

DN DN

CM

CM CM

BF

BF BF

/ 4 , 38 049

, 0

7 , 14

/ 75 ,

22 065

, 0

8 , 5

/ 58 ,

54 026

, 0

55 , 0 16

mm d

DN CM BF

10075125

v

s m d

Q Q

v

s m d

Q Q

v

DN

DN DN

CM

CM CM

BF

BF BF

/ 2 , 1 1

, 0

10 05 , 9 4

4

/ 3 , 1 075 , 0

10 8 , 5 4

4

/ 7 , 0 125

, 0

10 8 , 8 4

4

2

3 2

2

3 2

2

3 2

Trang 49

1 1 1



DN CM BF

Q

s l J

K Q

s l J

K Q

DN DN

DN

CM CM

CM

BF BF

BF

DN CM BF

/96,805,9.99,0

/8,58,5.1

/45,88,8.96,0

1 '

Trang 50

Bài 6.20:

Giải

- Ta cắt điểm E, lưới biến thành 2 nhánh riêng biệt là: ABCDE và ABFE Ta phân lưu lượng tại E theo

2 đường DE và FE như sau:

a)Tính theo đường A-B-C-D-E:

s l Q

FE

DE

/ 3

/ 9

270 520

2 , 32

s l Q

Q

s l Q

Q

s l Q

Q

AB

CD BC

CD DE

/8,408

,346

116

5,43,112

/3,226

3,166

/3,163

,1693,19

/3,126

.55,09

55,09

Trang 51

mm

d s

l J

Q K

mm d

mm

d s

l J

Q K

mm d

mm

d s

l J

Q K

mm d

mm

d s

l J

Q K

DE

DE tb

DE DE

CD

CD tb

CD CD

BC

BC tb

BC BC

AB

AB tb

AB AB

125

100 /

74 ,

78 0244

, 0

3 , 12

150

125 /

35 ,

104 0244

, 0

3 , 16

150

125 /

76 ,

142 0244

, 0

3 , 22

200

150 /

2 ,

261 0244

, 0

8 , 40

2 1 2 1 2 1 2 1

i i

i

K

Q h

m h

và

m h

DE CD BC AB

d d d d

51 , 3 220 39 , 97

3 , 12

28 , 3 310 4 , 158

3 , 16

35 , 5 270 4 , 158

3 , 22

45 , 7 520 8 , 340

8 , 40

58 , 11 220

61 , 53

3 , 12

68 , 8 310 39 , 97

3 , 16

16 , 14 270

39 , 97

3 , 22

5 , 34 520

4 , 158

8 , 40

2 2 2 2

1 1 1 1

Trang 52

mm d

DE CD

BC AB

125

;150

125

;200

,1251,311,16

11,1628,339,19

39,1916

,1455,33

55,3345

,74141

' '

h

m h

m

DE CD BC AB

d D E

d C D

d B C

d A B

A

Trang 53

s l Q

Q

s l Q

BF AB

FE BF

FE

/ 8 , 40 8

, 26 14 5 , 4 9 6 3 , 1 6

/ 14 11 3 11

/ 3

0420990

520

2,

J tb

Trang 54

mm

d s

l J

Q K

mm d

mm

d s

l J

Q K

mm d

mm

d s

l J

Q K

FE

FE tb

FE FE

BF

BF tb

BF BF

AB

AB tb

AB AB

75

50 )

/ ( 23 , 23 016684

, 0 3

150

125 )

/ ( 39 ,

108 016684

, 0 14

200

150 )

/ ( 87 ,

315 016684

, 0

8 , 40

2 1 2 1 2 1

i i

i

K

Q h

m h

và

m h

FE d

BF d

AB d

FE d

BF d

AB d

16 , 6 420 77 , 24 3

73 , 7 990 4 , 158 14

45 , 7 520 8 , 340

8 , 40

7 , 54 420 313 , 8 3

46 , 20 990

39 , 97 14

5 , 34 520 4 , 158

8 , 40

2 2 2

1 1 1

mm d

FE BF AB

75150200



Trang 55

- Cao trình các điểm thuộc đường đo áp:

, 19 16

, 6 82 , 25

82 , 25 73

, 7 55 , 33

55 , 33 45

, 7 41 41

' '

h

m h

m

FE BF AB

d F

E

d B

F

d A

B A

Trang 57

BÀI TẬP LỚN SỐ 02 ỨNG DỤNG PHƯƠNG TRÌNH BECNOULLI Đườnghầmdẫnnướctừsôngvàogiếng, sauđómáybơmbơmnướctừgiếnglêntháp.

1 Xácđịnhđộcaođặtmáubơm h (từtrụccủamáybơmđếnmựcnướccủagiếng).

Cho biếtlưulượng Q vàcộtápchânkhôngở ốnghút Ốnghútbằng gang, chiềudài l, đườngkính d, hệsốnhám, cóchổuốnconghệsốgóc, cho = 0.2 0.4 Lướichắnrác ở đầuốnghútcó van mộtchiều.

hầmcólướichắnráccóhệsốtổnthấtlà.Tínhxongquytròn 1 dmvàtínhlạibằngbaonhiêu?

3 Vẽđườngtổngcộtnướcvàđườngđoápchocảhệthống?

Trang 58

- Hình vẽ:

Trang 59

Số liệu:

1 h=?

Giả thiết dòng chảy ở khu sức cản bình phương.

- Viết phương trình Becnoulli cho 2 mặt cắt 1-1 và 2-2, chọn mặt cắt 1-1 làm mặt chuẩn, ta có:

2

2 0

0 0

2

.

2

2 1

2 2 2

2 2 2 2

2

2 1 1 1 1

v P h

h g

v P h

h g

v P

z g

v P

w

h

 2

3

2

6 35.10

0, 495( ) 0,3

4

ck

P

h m Q

Trang 60

h

u h

g

v d

l

g

v g

v d

l h

h h h

u v

u v d w

2

.

2 2

2 2 2

90 2 , 0 90

1

6 1 1

094

,64

81,9.8

Trang 61

2

6 1

1 4

.

1

Trang 62

1

2

1 3

2 '

1 3

4.35.10.0, 4

Trang 63

3 Vẽ đường cột nước, đường đo áp:

4.35.10

0, 495 / 0,3

.2

2

2 4 4 4

4

2 1 1 1

g

v P

z g

v P







Trang 64

2 2

2

0 0

2 0 0

4 1

z g

v h

h z

g v

Định dạng
Số trang	64
Dung lượng	2,25 MB