BT thuy luc1 2020

Xác định tổn thất dòng chảy trên đường ống.. Nước chảy vào không khí từ 1 bể kín có áp suất thuyệt đối po = 1,2at theo một đoạn ống ngắn nằm ngang có khóa K dưới cột nước tác dụng không

BÀI TẬP THUỶ TĨNH

h

a

A

Bài tập 1 Xác định áp lực dư của nước lên cửa van của một cống tháo nước có chiều

cao a = 3 m, chiều rộng b = 5m Biết chiều sâu mực nước trước cống h = 2 (m)

Bài tập 2 Xác định áp lực dư của nước lên cửa van của một cống tháo nước có chiều

cao a = 3 m, chiều rộng b = 5m Biết chiều sâu mực nước trước cống và sau cống h =

2 (m) và H = 2 (m)

Bài tập 3: Cho một tấm phẳng AB,

đặt nghiêng góc 45o, chứa đầy

nước Biết hd = 3m, ho = 7m Tính

áp lực dư lên tấm phẳng AB? Biết

chiều rộng b = 4m, áp suất dư trên

bề mặt thoáng pd = 0,2at

h

a

A

H

B

A

h0

hd dÇu

N-íc

a b

45°

pd

Bài tập 4 Xác định áp lực nước lên cửa

van của một cống tháo nước có chiều cao

h = 1,5m, chiều rộng b = 5m Biết chiều

sâu mực nước trước cống và sau cống

h1 = 4m và h2 = 2m  = 9810N/m3

Bài tập 5 Nắp hình chữ nhật kích thước ab =

0,50,6 (m2) dùng để đóng mở lỗ hở ở đáy bể Biết áp

suất tuyệt đối trên mặt thoáng p0 = 1,1at, trọng lượng

của nắp G = 12 kN, h = 4m, nắp có thể quay quanh

trục A

1 Tính áp lực của chất lỏng lên tấm AB

2 Tính lực nâng T khi biết khoảng cách x = 0,4m?

Bài tập 6 Một ống có đường kính D = 400mm, gắn

chặt với ống khác có đường kính d = 50mm Chiều cao

cột nước h = 80 cm Trong ống có các pít tông (hình

1.28) Tính lực P2 cần thiết đặt vào các vị trí A và B

để hệ thống ở vị trí cân bằng Biết P1 = 98,1 N

Bài tập 7 Xác định áp lực nước tác dụng

lên cửa van hình trụ (hình 1.50) dùng để

chắn một kênh hình chữa nhật, độ sâu

trước của van là h = 4,2m Đường kính

van d = 3m và chiều rộng cửa van b =

5m Hạ lưu không có nước

Bài tập 8 Xác định tổng áp lực nước

tác dụng lên cửa van AB có dạng ¼

hình trụ, đường sinh b = 3 (m), bán

kính cong cửa van R = 1 (m) Độ sâu

h

O A

B

BÀI TẬP PHƯƠNG TRÌNH BERNOULLI

Bài tập 1 : Xác định trạng thái chảy của nước ở nhiệt độ t = 20oC chảy trong một ống tròn d = 350 mm với lưu lượng Q = 1 (l/s)

Bài tập 2: Nước chảy trong một ống tròn d = 350 mm với lưu lượng Q = 1 l/s Trong

điều kiện nhiệt độ nước ở 0oC thì trạng thái chảy trong ống như thế nào?

Bài tập 3: Xác định tổn thất năng lượng dòng chảy của nước ở nhiệt độ t = 0oC chảy trong một ống tròn d = 350 mm, dài L = 1000 m với lưu lượng Q = 1 l/s

Bài tập 4 Một ống dẫn nước có đường kính d = 150mm, dài l = 1000m Đường ống

có lưu lượng Q = 15 l/s, hệ số nhám Manning n = 0,012, dòng chảy ở khu sức cản bình phương Xác định tổn thất dòng chảy trên đường ống

Bài tập 5 Nước chảy vào không khí từ 1 bể kín có áp suất thuyệt đối po = 1,2at theo một đoạn ống ngắn nằm ngang có khóa K dưới cột nước tác dụng không đổi

H = 16m Đường kính ống d = 50mm và D = 70mm Hệ số sức cản tại khoá K =4 và điểm uốn B là B = 0,4

Xác định lưu lượng chảy trong hệ thống (bỏ qua tổn thất dọc đường)?

Bài tập 6 Nước có lưu lượng Q = 20 l/s, chảy qua

đoạn ống uốn cong 180 o đặt trên mặt phẳng nằm

ngang Đường kính ống giảm dần từ d1 =75 mm đến

d2 = 50 mm Áp suất tại cửa vào p1 = 2at

Xác định áp suất dư tại điểm đầu đường ống nhỏ

(p2), biết bỏ qua tổn thất

d1

v1

d2

v2

p 1

p2

v1 v2

F

Q

Bài tập 7 Một vòi phun cứu hỏa đặt nằm

ngang có đường kính giảm nhanh từ 10 cm

đến 5 cm Biết lưu lượng dòng chảy qua

vòi phun là 32 l/s, tổn thất năng lượng qua

phần thu hẹp dần ở đầu vòi phun:

g 2

v v 04 , 0

h

2 1 2 c

−

=

Xác định lực áp suất tại điểm cuối của đường ống lớn?

Ví dụ 8: Một ống bằng bê

tông cốt thép, dẫn nước tự

chảy từ sông vào bể chứa,

lưu lượng Q = 3 m3/s Xác

định cao trình mực nước ở

bể chứa 2 (2)

Biết, chiều dài đường ống L

= 100m, đường kính ống d

= 400 mm, hệ số nhám Manning của ống n = 0,011, dòng chảy ở khu sức cản bình phương Biết cao trình mực nước bể 1 là 1= 12 (m) Áp suất mặt thoáng trước đập pt

= 1,1 at

Bài tập 9: Một ống bằng bê tông cốt thép, dẫn nước tự chảy từ sông vào bể chứa

Biết, chiều dài đường ống L = 100m, đường kính ống d = 400 mm, dòng chảy ở khu sức cản bình phương, ống có hệ số nhámManning n = 0,011 Biết cao trình mực nước

bể 1, 2 là 1 = 12 (m), 2 = 8 (m) Đầu ống có lưới chắn rác hệ số tổn thất v= 2 Xác định lưu lượng dòng chảy Q?

d L

v0

1

2

d L

v0

1

2

p t

L1 d 1

L2 d 2

H1

H2

Bài tập 10 Dòng chảy từ bể A sang bể II qua đường ống có: L1 = 15 m; d1 = 10 cm

và L2 = 8 m; d2 = 18 cm Dòng chảy ở khu sức cản bình phương, ống có hệ số nhám Manning là n = 0,011 Mực nước hai bể H1 = 12 m, H2 = 7 m

Xác định lưu lượng dòng chảy trong ống?

H

z

K2

C

Bài tập 11 Tháo nước từ bể chứa ra khí quyển bằng một ống có đường kính d, biết

cột nước H = 5 m, z = 3 m, chiều dài đoạn ống LAB = 15 m và LBC = 10 m Trên ống

có khóa K2 nằm giữa đoạn BC, với tổn thất cục bộ k = 2, tổn thất tại điểm uốn B là

B = 1,2 Đường ống có hệ số nhám Manning n = 0,013, dòng chảy ở khu sức cản bình phương Vận tốc dòng chảy đo được trên ống v = 3,4 m/s

Tính đường kính ống d của ống?

Bài tập 12: Xác định áp suất dư sau

máy bơm A khi chuyển lưu lượng Q

= 30 (l/s), biết ống đẩy có đường kính

d = 100mm, chiều dài L = 80m Dòng

chảy ở khu sức cản bình Phương, hệ

số nhám Manning n = 0,011 Tổn thất

cục bộ tại các điểm uốn cong u = 0,7

và tại van v = 1,6

A

pdA

+5m

+15m

van

BÀI TẬP DÒNG CHẢY QUA LỖ VÒI

Bài tập 1 Hệ thống gồm 2 bể chứa, bể A ở trên được cấp

nước ổn định từ một đường ống với lưu lượng q, từ bể A

nước chảy vào bể B qua lỗ có đường kính d1 = 10 mm

Nước từ bể B chảy vào không khí qua lỗ có đường kính d2

= 15 mm Biết mực nước trong bể B là hB = 27 cm Hệ

thống làm việc ổn định

Xác định độ cao mực nước hA trong bể A

Bài tập 2 Trên thành bể nước có 1 lỗ và 1 vòi ở

cùng độ sâu H, đường kính của lỗ, vòi là dv = dL =

0,1 m; L = 0,6; µv = 0,8 Xác định độ sâu cột nước

tác dụng H trong bể chứa, biết khi hệ thống chảy ổn

định thì độ chênh lưu lượng dòng chảy qua lỗ và vòi

là Q = 7 l/s

Bài tập 3 Cho 2 bể chứa chảy ổn định thông với nhau Số liệu lỗ, vòi như sau:

Lỗ 1: d

1 = 10 cm;

Lỗ 2: d

2 = 30 cm; H

2 = 2 m

Lỗ 3: d

3 = 0,2m;

Vòi 4: d

4 = 0,2m; H

4 = 2,5m Tính lưu lượng chảy qua các lỗ, vòi

Bài tập 4 Nước từ ngăn trên của bình kín chảy

xuống ngăn dưới qua lỗ 1 có đường kính d1 = 30

mm, sau đó chảy ra ngoài không khí qua lỗ tròn 2

có đường kính d2 = 35 mm Ngăn trên có đặt áp

kế, đo được áp suất dư pd = 0,5 at Mực nước

trong các ngăn khi chảy ổn định đo được h1 = 2

m; h2 = 3 m Xác định lưu lượng chảy qua lỗ Q?

h1

h2

Q

pd

Q

h B

h A

Q

Q B A q

H

Bài tập 5 Bể chứa hình trụ có kích

thước 1 = 5 m2; 2 = 2 m2; h1 = 2 m, h2

= 3,2 m

1 Đóng kín lỗ đáy, cấp nước ổn định

vào bể lưu lượng q = 12 (l/s) Tính thời

gian cấp đầy?

2 Đầy bể, mở lỗ ở đáy Thời gian tháo

cạn bể chứa T = 20phút 19giây Xác

định diện tích lỗ  để tháo cạn?



1

2

h1

h2

Q



BÀI TẬP DÒNG CHẢY ỔN ĐỊNH TRONG ỐNG CÓ ÁP

H

Q

Q1

L = 500m 1

d = 150mm 1

d = 150mm 2

Q3

L = 1000m 3

d = 200mm 3

èng

®o

¸p

z

z B A

Bài tập 1 Hệ thống gồm 3 đường ống nối song song với nhau, lưu lượng chảy vào hệ

thống qua điểm A là Q = 80 (l/s) Loại ống thường (n = 0,0125), dòng chảy ở khu sức cản bình phương Xác định lưu lượng chảy trong các ống và tổn thất cột nước trên

hệ thống

Q = 15 l/sth

zA

zB

L = 400m2

d = 150mm2

L = 300m1

d = 250mm1

L = 250m4

d = 125mm4

L = 350m3

d = 200mm3

D

B

Q = 15 l/sB

Qm

Q2

Q4

Q1

Qv

Q2

Bài tập 2 Nước chảy từ tháp A ở độ cao 15 (m) sang điểm B, biết lưu lượng cần tại B

= 15 (l/s) Hệ thống đường ống, kích thước đường ống như hình vẽ, biết dòng chảy ở khu sức cản bình phương, loại ống sạch có n = 0,011

1 Tính cột nước đo áp tại B: ZB?

2 Nếu muốn tăng cột nước đo áp tại B lên 1m thì lưu lượng dòng chảy lấy ra tại B thay đổi thế nào?

A

z = +12,8mA

D 0.0

L = 343m 1 d = 200mm 1

Q = 12 l/sB

L = 368m 2 d = 150mm 2 L = 236m 3 d = 100mm 3

Q = 18 l/sC

z = +10,5mD

Bài tập 3 Xác định lưu lượng nước chảy ra khỏi bể chứa A và D Nếu lưu lượng cần

dùng tại các điểm B và C là QB = 12 l/s và QC = 18 l/s

Vẽ đường đo áp, biết đây là loại ống thường, có hệ số nhám n = 0,0125, dòng chảy ở khu sức cản bình phương

Mở rộng: Thay ống AB bằng ống tháo nước liên tục, có lưu lượng tháo tổng cộng

Qth1 = 8 (l/s) Tính các giá trị lưu lượng trên hệ thống đường ống?

A

z = +28,0mA

Q =9 l/sD

D

0.0

L = 343m1 d = 200mm 1

Q = 20 l/sth1

L = 368m 2 d = 150mm 2

L = 236m 3 d = 100mm3

L = 320m 4 d = ? 4

Z = 16 mD

Q = 12 l/sth2

Bài tập 4 Nước từ tháp chứa A dẫn đến các điểm tiêu thụ qua một hệ thống cấp nước

(hình vẽ) Ở điểm cuối D lưu lượng cấp QD = 9 l/s, ZD = 16m, loại ống bình thường

có hệ số nhám n = 0,0125, dòng chảy ở khu sức cản bình phương Tính hệ số Mô đuyn lưu lượng K4 của ống số 4 ?

Bài tập 5 Cho hệ thống đường ống dài, biết dòng chảy ở khu sức cản bình phương

vận tốc, đường ống thường có n = 0,0125 Số liệu cho như hình vẽ, giá trị K ứng với các đường ống K1 = 341,1l/s, K2 =K3 = 158,4l/s, K4 = 53,72l/s Biết có QD = 10l/s

Đường ống L3 song song với đường ống L2

Tính lưu lượng dòng chảy Q3 khi biết chiều dài L3 = 200m?

Bài tập 6 Giữa 2 nút A và B có 3 đường ống nối song song, biết lưu lượng tại A là

QA = 100l/s Dòng chảy ở khu sức cản bình phương, hệ số nhám của đường ống n =

0,0125

1 Tính lưu lượng phân phối cho các ống và lưu lượng tại B

2 Tính tổn thất cột nước giữa A và B

Bài tập 7 Bể chứa nước lớn A và B nối với

nhau bằng một ống dài có chiều dài L = 50m; d

= 50mm Chính giữa ống có một khóa C tháo

nước

Khi mở khóa C Hãy xác định lưu lượng và

cột nước đo áp trên hệ thống khi lưu lượng lấy

qua C là 7 (l/s)

BÀI TẬP DÒNG CHẢY ỔN ĐỊNH ĐỀU KHÔNG ÁP

Bài tập 1: Cho kênh hình thang cân: b = 21,15m; ho = 2,35m; m = 2; n = 0,025,

i = 0,0004

Tính Q?

Bài tập 2 Dòng chảy đều trên kênh mặt cắt hình thang cân có Q = 1,1 m3/s; m

=1,25; n = 0,025; i = 0,0006

Hãy xác định b và ho theo điều kiện có lợi nhất về thủy lực

Bài tập 3: Xác định b và ho của kênh mặt cắt hình thang cân nếu biết Q = 19,6 m3/s; n

= 0,025; m = 1; i = 0,0007; v = 1,3 m/s

Bài tập 5 Dòng chảy đều trong kênh hình thang có i = 0,0009; m = 2; n = 0,02; ho = 2,5m

1 Xác định lưu lượng dòng chảy trong kênh khi mặt cắt có lợi nhất về thuỷ lực

2 Xác định mặt cắt kênh khi vận tốc dòng chảy trong kênh v = 0,95.Vmax

Bài tập 6 Xác định chiều rộng đáy kênh b, chiều sâu ho và độ dốc đáy kênh i của kênh hình thang có m = 2,0; mặt cắt kênh có lợi nhất về thuỷ lực Mái và lòng kênh lát đá có hệ số nhám n = 0,035, lưu tốc cho phép v = 3,5 m/s; lưu lượng chuyển qua là

Q = 14 m3/s

Bài tập 7 Xác định lưu lượng Q, biết vận tốc dòng chảy đều trên kênh hình thang

cân v = 1,5 m/s, có b = 1m, m = 2, n = 0,014, i = 0.0006

Bài tập 8 Dòng chảy đều trong kênh hình thang cân có m = 1,5; n = 0,025;

i = 0,0002; Q = 25 m3/s

1 Xác định vận tốc lớn nhất có thể đạt được trong kênh

2 Với các điều kiện đã cho có thể thiết kế kênh dẫn với vận tốc v = 0,7m/s được không? Vì sao?

PHỤ LỤC

Phụ lục 1 Thông số, đặc tính của nước ở áp suất khí quyển (1 at)

TT

Nhiệt

độ

Khối lượng riêng

Trọng lượng riêng

Hệ số nhớt động lực

Hệ số nhớt động học (oC)  (kg/m3)  (N/m3)  (10-3 Ns/m)  (10-6 m2/s)

Phụ lục 2 Đặc trưng hình học của một số hình phẳng

(Trục y theo phương ngang, trục z theo phương thẳng đứng)

Độ sâu trọng tâm

Mô men quán tính trung tâm

 (m2) Zc (m) Ic (m4)

2

12

2

2

2

36

2

B b 3

+ + +

h (B 4Bb b ) 36(B b)

+

Độ sâu trọng tâm

Mô men quán tính trung tâm

 (m2) Zc (m) Ic (m4)

4

2

d 4

k 2

64



5

2

d 8

k 3

+



4

d 128



4

k 2

64



Phụ lục 3 Bảng tra hệ số k dòng chảy khu sức cản bình phương

K= C R với

1 6

1

n

=

(m2)

Hệ số K (l/s)

Ống sạch

n = 0,011

Ống thường

n = 0,0125

Ống bẩn

n = 0,013