BÀI TẬP QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ CƠ HỌC

Chương 3: Động Học Lưu Chất 1. Dầu chảy trong hai đoạn ống có bán kính r1 và r2 với vận tốc trung bình lần lượt v1 = 1,5924 ms và v2 = 6,3694 ms. Biết r1 = 100 mm, xác định: a) Lưu lượng dầu chảy trong ống; b) r2. 2. Đường ống dẫn khí metan ở 30 oC gồm hai đoạn lớn nhỏ nối với nhau như hình vẽ. Lưu lượng khí trong ống 1700 m3h. Để đo áp suất ở hai đoạn, áp kế chữ U được dùng và đoạn ống lớn có áp suất dư là 40 mmH2O. Bỏ qua trở lực ở ống nối, xác định: a) Vận tốc khí qua hai đoạn ống; b) Áp suất ở đoạn ống nhỏ và vẽ bổ sung hoàn thiện Chương 3: Động Học Lưu Chất 1. Dầu chảy trong hai đoạn ống có bán kính r1 và r2 với vận tốc trung bình lần lượt v1 = 1,5924 ms và v2 = 6,3694 ms. Biết r1 = 100 mm, xác định: a) Lưu lượng dầu chảy trong ống; b) r2. 2. Đường ống dẫn khí metan ở 30 oC gồm hai đoạn lớn nhỏ nối với nhau như hình vẽ. Lưu lượng khí trong ống 1700 m3h. Để đo áp suất ở hai đoạn, áp kế chữ U được dùng và đoạn ống lớn có áp suất dư là 40 mmH2O. Bỏ qua trở lực ở ống nối, xác định: a) Vận tốc khí qua hai đoạn ống; b) Áp suất ở đoạn ống nhỏ và vẽ bổ sung hoàn thiện Chương 3: Động Học Lưu Chất 1. Dầu chảy trong hai đoạn ống có bán kính r1 và r2 với vận tốc trung bình lần lượt v1 = 1,5924 ms và v2 = 6,3694 ms. Biết r1 = 100 mm, xác định: a) Lưu lượng dầu chảy trong ống; b) r2. 2. Đường ống dẫn khí metan ở 30 oC gồm hai đoạn lớn nhỏ nối với nhau như hình vẽ. Lưu lượng khí trong ống 1700 m3h. Để đo áp suất ở hai đoạn, áp kế chữ U được dùng và đoạn ống lớn có áp suất dư là 40 mmH2O. Bỏ qua trở lực ở ống nối, xác định: a) Vận tốc khí qua hai đoạn ống; b) Áp suất ở đoạn ống nhỏ và vẽ bổ sung hoàn thiện Chương 3: Động Học Lưu Chất 1. Dầu chảy trong hai đoạn ống có bán kính r1 và r2 với vận tốc trung bình lần lượt v1 = 1,5924 ms và v2 = 6,3694 ms. Biết r1 = 100 mm, xác định: a) Lưu lượng dầu chảy trong ống; b) r2. 2. Đường ống dẫn khí metan ở 30 oC gồm hai đoạn lớn nhỏ nối với nhau như hình vẽ. Lưu lượng khí trong ống 1700 m3h. Để đo áp suất ở hai đoạn, áp kế chữ U được dùng và đoạn ống lớn có áp suất dư là 40 mmH2O. Bỏ qua trở lực ở ống nối, xác định: a) Vận tốc khí qua hai đoạn ống; b) Áp suất ở đoạn ống nhỏ và vẽ bổ sung hoàn thiện

Chương 1: Các Tính Chất Của Lưu Chất

1 Tính khối lượng riêng của hỗn hợp không khí (gồm 79%Vol N2 và 21%Vol O2) ở áp suất chân không 0,6 at (áp suất của dòng khí là 0,4 at), nhiệt độ - 40 oC Pa = 1 at

2 Xác định độ nhớt của hỗn hợp khí nóng có thành phần thể tích 16% CO2; 5% O2; 79% N2 ở nhiệt độ 300 oC và áp suất tuyệt đối bằng 1 at

3 Xác định độ nhớt động học của hỗn hợp lỏng gồm 75% mol O2 và 25% mol N2 ở nhiệt độ 84 K và áp suất tuyệt đối 1 at Cho:

- Độ nhớt của O2 và N2 ở 84 K, 1 at: 23 x 10-6 kps/m2 và 12 x 10-6 kps/m2

(1 kps/m2 = 9,81 Pa s)

- Khối lượng riêng của O2 và N2 lỏng: 1180 kg/m3 và 780 kg/m3

Chương 2: Tĩnh học Lưu Chất

1 Một chất lỏng chứa trong bình có khối lượng riêng 1200 kg/m3 Một áp kế được gắn vào thành bình chỉ áp suất 0.3 at Tính chiều cao mức chất lỏng từ mặt thoáng đến điểm đặt áp kế

2 Chân không kế trong thiết bị ngưng tụ chỉ 600 mmHg Áp suất khí quyển pa = 750 mmHg Tính:

a) Áp suất tuyệt đối trong thiết bị ngưng tụ;

b) Chiều cao cột nước trong baromet của thiết bị ngưng tụ

3 Nước trong bình kín chịu áp suất tại mặt tự do là p0= 1,06 at Xác định:

a) Độ cao của cột nước dâng lên trong ống đo áp (h);

b) Áp suất p0= ? at nếu h = 0,8 m

Chương 3: Động Học Lưu Chất

1 Dầu chảy trong hai đoạn ống có bán kính r1 và r2 với vận tốc trung bình lần lượt

v1 = 1,5924 m/s và v2 = 6,3694 m/s Biết r1 = 100 mm, xác định:

a) Lưu lượng dầu chảy trong ống;

b) r2

2 Đường ống dẫn khí metan ở 30 oC gồm hai đoạn lớn nhỏ nối với nhau như hình vẽ Lưu lượng khí trong ống 1700 m3/h Để đo áp suất ở hai đoạn, áp kế chữ U được dùng

và đoạn ống lớn có áp suất dư là 40 mmH2O Bỏ qua trở lực ở ống nối, xác định:

a) Vận tốc khí qua hai đoạn ống;

b) Áp suất ở đoạn ống nhỏ và vẽ bổ sung hoàn thiện mực chất lỏng ở áp kế U2

=100 mm

=200 mm

h 1

U 2

U 1

3 Một bể chứa hình trụ có đường kính 1 m, bên trong chứa dầu (tỉ trọng 0,8), mực dầu cao h = 2 m, áp kế chỉ 0,1 at Ở đáy bể có lỗ tháo dầu ϕ 25 Bỏ qua trở lực, xác định: a) Vận tốc dầu chảy qua lỗ;

b) Thời gian để tháo hết dầu trong bể

3 Một bể chứa hình trụ có đường kính 1 m, bên trong chứa dầu (tỉ trọng 0,8), mực dầu cao h = 2 m, áp kế chỉ 0,1 at Ở đáy bể có lỗ tháo dầu ϕ 25 Bỏ qua trở lực, xác định: a) Vận tốc dầu chảy qua lỗ;

b) Thời gian để tháo hết dầu trong bể

4 Lưu lượng kế Venturi với đường kính d1 = 0,2 m và d2 = 0,1 m được dùng để đo lưu lượng nước chảy như hình vẽ Áp kế thủy ngân hình chữ U chỉ giá trị h = 0,3 m Bỏ qua tổn thất cột áp trong ống Venturi Xác định lưu lượng nước chảy trong ống? Cho biết tỉ trọng của thủy ngân là 13,6

Chương 4: Động Lực Học Lưu Chất

1 Thiết bị hai vỏ có kích thước: đường kính vỏ trong di = 25 x 2 mm và vỏ ngoài

do = 51 x 2,5 mm Lưu lượng chất lỏng chảy ở không gian giữa hai vỏ Q = 3,73 tấn/h Thông số về chất lỏng: khối lượng riêng, ρ = 1150 kg/m3; độ nhớt,  = 1,2 cP Xác định chế độ chảy của lưu chất

2 Đường ống dẫn khí hydrogen có chiều dài l = 1000 m Tổn thất áp suất tối đa

p = 110 mmH2O Khối lượng riêng của hydrogen 0,0825 kg/m3 Hệ số ma sát  = 0,03 Xác định đường kính ống dẫn d để đạt lưu lượng ṁ = 120 kg/h

ṁ

Chương 6: Máy Bơm

1 Xác định chiều cao hút Zh của một máy bơm

có các thông số sau đây:

• Lưu lượng, = 36 m3/h

• Chiều dài ống hút, ℓ = 3,5 m;

• Đường kính ống hút, d = 75 mm

• Hệ số ma sát,  = 0,03

• Tổng hệ số trở lực cục bộ,  = 6

• Hệ số hiệu chỉnh động năng, = 1

• Áp suất chân không vào bơm, pvac = 0,7 at

2 Máy bơm với các thông số: lưu lượng, = 5 ℓ/s; áp suất đầu hút, pvac = 0,4 at; áp suất đầu đẩy, Pe = 4 at; hiệu suất 

= 85%; đường kính ống hút bằng ống đẩy; lưu chất là nước; Tổn thất áp suất do ma sát đường ống và cục bộ là không đáng kể, tính công suất của bơm và thời gian bơm đầy bể chứa có thể tích V = 20 m3, biết hệ số chứa đầy  = 90%

3 Máy bơm dùng để bơm dầu (có tỉ trọng

0,85) từ bể A có áp suất khí quyển lên bể B

Độ chênh mức dầu ở hai bể là 10 m Cho biết:

 Đường kính ống hút và ống đẩy là bằng

nhau;

 Tổn thất áp suất do ma sát trong đường

ống là 3 mH2O;(hoặc nếu tổn thất áp suất

dưới dạng cột áp là 3m, hoặc tổn thất áp suất là 3 mdầu)

 Bơm có công suất 2 kW, lưu lượng 18 m3/h và hiệu suất 90%;

Xác định: áp suất tại bể B?

Tính công suất của bơm?

ống đẩy là 2,5at, áp suất chân không cửa vào 0,5at Đường kính ống hút 100mm, ống đẩy 75mm, chiều dài ống hút 10m, chiều dài ống đẩy 4m,  = 0,03 Hiệu suất 80%, tổng

hệ số trở lực cục bộ trên đường ống hút và ống đẩy lần lượt là 4 và 3, cho  = 1, lưu chất

là nước Tính công suất bơm?

6 Dung dịch soda (natri cacbonat) từ bể chứa đặt

trên mặt đất được bơm vào tháp đệm ở độ cao

h = 16 m (xem hình vẽ) Dung dịch đi qua ống có

đường kính 102 x 3,75 mm; lưu lượng 700 l/phút;

khối lượng riêng 1100 kg/m3; độ nhớt 1,1 cP Áp

suất làm việc của tháp trên áp kế là 0,35 at

Trên ống dẫn có 2 van và 4 chỗ cong 90o, ống dài

25 m, thành nhẵn, hệ số hiệu chỉnh động năng,

 = 1 Tính công suất cần thiết của bơm, biết hiệu

suất bơm là 0,6

h

2

1

7 Đường đặc tuyến bơm:

Bơm ly tâm làm việc với số vòng quay n1 = 1200 vòng/phút có đường đặc tuyến cho dưới đây

Bảng 1: n1 = 1200 vòng/phút

Bơm nước từ bể (A) lên bể (B) đều thông với khí trời với Z = 8m Chiều dài đường ống hút ℓh = 10m, đường kính ống hút dh = 100mm, chiều dài ống đẩy ℓđ = 30m, đường kính ống dđ = 75mm, hệ số ma sát  = 0,03, tổn thất cục bộ h = đ = 6, g = 9,81 m/s2,

α = 1

a) Tính công suất của bơm?

b) Nếu số vòng quay giảm 10% tức là n2 = 1080 vòng/phút thì công suất thay đổi như thế nào?

 (%) 45 65 75 80 75 60

8 Nước được nén với áp suất 5 at (giá trị đọc từ áp kế) chảy từ bể A lên bể B có áp suất khí quyển Chênh lệch mực nước giữa hai bể là 10 m, tổng chiều dài đường ống là

20 m, đường kính ống 50 mm, hệ số ma sát đường ống là 0,02, tổng hệ số trở lực cục

bộ là 5

a) Xác định lưu lượng nước chảy trong ống?

b) Xác định lưu lượng nước chảy trong ống nếu đặt một bơm có cột áp là 15 mH2O

ở bể A?

Chương 7: Tính tổn thất áp suất trên đường ống

1 Đoạn ống dẫn dầu (tỉ trọng 0,75; độ nhớt động học  = 0,2 St) có chiều dài

l = 200 m, đường kính d = 100 mm Lưu lượng khối lượng dầu ṁ = 1,7663 kg/s Bỏ qua trở lực cục bộ, xác định tổn thất áp suất của đoạn ống

2 Đoạn ống dẫn nước có thành nhẵn, d1 = 200 mm; d2 = 100 mm; chiều dài quy chiếu

của đoạn ống l = 8 m, như hình vẽ Nước chảy trong ống ở nhiệt độ 30 oC với lưu lượng 7,85x10-3 m3/s Tính trở lực của toàn đoạn ống theo đơn vị mmH2O

Chương 9: Lắng

1 Xác định vận tốc lắng ở 3 chế độ lắng (dòng, quá độ và rối) của hạt rắn có đường kính 1 mm và khối lượng riêng  p = 1200 kg/m3 trong nước ở 10 oC và 50 oC

2 Như bài 1, nhưng thay nước bằng dầu ở 10 oC có độ nhớt 4 P và khối lượng riêng

870 kg/m3

3 Đường kính của thiết bị lắng hình trụ thay đổi như thế nào ở chế độ lắng dòng khi đường kính của hạt rắn thay đổi?

4 Xác định vận tốc lắng của bụi chì có dạng không tròn với đường kính tương đương

de = 1 mm trong nước ở 20 oC Khối lượng riêng của bụi chì ρl = 7560 kg/m3

5 Buồng lắng trọng lực có chiều rộng 4 m dùng để lắng bụi có kích thước 10 m và có khối lượng riêng 2500 kg/m3; Không khí có khối lượng riêng là 1,2 kg/m3 và nhiệt độ 25

oC; Năng suất buồng lắng là 1,4 m3/s Xác định: chiều dài tối thiểu của buồng lắng?

với vận tốc theo phương nằm ngang 0,015 m/s Biết chiều dài bể lắng 20 m, chiều cao bể

độ nhớt của nước 1 cP Phương trình Stokes có thể được áp dụng cho quá trình lắng này a) Với kích thước này của bể lắng thì có thể lắng được các hạt này không?

b) Nếu cần lắng hết các hạt này thì bể lắng có chiều dài là bao nhiêu?

Chương 10: Lọc

1 Dùng máy lọc khung bản để lọc huyền phù trong 3h thu được lượng nước lọc 6 m3 Tiến hành thí nghiệm ở cùng áp suất và cùng lớp bã để xác định các hằng số lọc

C = 1,45x10-3 m3/m2 và K = 20,7x10-6 m2/h Tính diện tích bề mặt lọc của máy lọc khung bản

2 Tiến hành thí nghiệm với thiết bị lọc huyền phù ở áp suất không đổi và diện tích bề mặt lọc là 1 m2, thu được các kết quả sau:

1 l nước lọc mất 2,5 phút

4 l nước lọc mất 16,5 phút

Tính thời gian lọc để thu được 15 l nước lọc với cùng điều kiện và diện tích bề mặt lọc

3 Hỗn hợp huyền phù có nồng độ pha phân tán là 30 % được lọc ở áp suất không đổi với máy lọc khung bản Khối lượng riêng pha phân tán và pha liên tục lần lượt là 1800 kg/m3 và 1000 kg/m3 Sau quá trình lọc, thu được lượng nước lọc là 2,5 m3 và bã có độ

ẩm 50% Xác định khối lượng huyền phù cần lọc?

4 Hỗn hợp huyền phù có nồng độ pha phân tán là 30 % được lọc ở áp suất không đổi với máy lọc có diện tích bề mặt lọc là 5 m2 Khối lượng riêng pha phân tán và pha liên tục lần lượt là 1800 kg/m3 và 1000 kg/m3 Sau thời gian lọc là 2 giờ, thu được bã có độ

ẩm 50% Xác định khối lượng huyền phù cần lọc? Cho hằng số lọc: C = 1,5 x 10-2 m3/m2

và K = 1 x 10-3 m2/s

5 Hỗn hợp huyền phù có: thể tích là 5 m3, nồng độ pha phân tán 10%, khối lượng riêng của pha phân tán và pha liên tục lần lượt là 2000 kg/m3 và 1000 kg/m3; được đem lọc với áp suất lọc không đổi với các hằng số lọc là C = 1,8 x 10-2 m3/m2 và K = 0,6 x 10-4

m2/s Máy lọc có diện tích bề mặt lọc là 10 m2 và bã sau lọc có độ ẩm 40%

Xác định thể tích bã ẩm thu được và thời gian lọc?

với áp suất không đổi Biết hệ số lọc C = 3 x 10-3 m3/m2 và K = 2 x 10-4 m2/s; tỉ số giữa thể tích bã ẩm và thể tích nước lọc là 0,01 Xác định bề dày lớp bã lọc ứng với vận tốc lọc là 0,5 x 10-3 m/s?

Chương 11: Khuấy

1 Một hỗn hợp axit (tỷ trọng 1,6 và độ nhớt 20x10-3

kg/ms) được hòa trộn trong bình khuấy với đường kính D = 1200 mm, cao H = 1500 mm Thể tích chứa đầy bằng 0,75 thể tích bình Sử dụng cánh khuấy mái chèo đường kính dk = 0,4 m, số vòng quay n = 210 vòng/ph Xác định công suất khuấy

Chương 12: Trạng Thái Tầng Sôi Của Khối Hạt

1 Lớp hạt silicagel có đường kính tương đương de = 1 mm được chuyển vào trạng thái tầng sôi bằng dòng không khí nóng 150 oC Silicagel có khối lượng riêng ρs = 1100 kg/m3 và khối lượng riêng xốp ρv = 660 kg/m3 Tính vận tốc tới hạn của không khí thổi vào lớp sôi

2 Khối cát thạch anh hình cầu có khối lượng riêng ρp = 2640 kg/m3, độ xốp  = 0,4 Dùng không khí ở 20 oC thổi qua khối cát ở tốc độ 1 m/s thì khối cát bắt đầu chuyển

vào trạng thái tầng sôi Tính đường kính tương đương của khối thạch anh

Bài tập làm tại lớp # 6

Phần: Trạng Thái Tầng Sôi Của Khối Hạt Môn học: Các Quá Trình Cơ Học

Nhóm: RZ01 GV: TS Nguyễn Hữu Hiếu

Ngày 29/7/2012

1 Lớp hạt silicagel có đường kính tương đương de = 1 mm được chuyển vào trạng thái tầng sôi bằng dòng không khí nóng 150 oC Silicagel có khối lượng riêng ρs = 1100 kg/m3 và khối lượng riêng xốp ρv = 660 kg/m3 Tính vận tốc tới hạn của không khí thổi vào lớp sôi

2 Khối cát thạch anh hình cầu có khối lượng riêng ρp = 2640 kg/m3, độ xốp  = 0,4 Dùng không khí ở 20 oC thổi qua khối cát ở tốc độ 1 m/s thì khối cát bắt đầu chuyển

vào trạng thái tầng sôi Tính đường kính tương đương của khối thạch anh