Phúc trình cơ lưu chất

Trong bộ thí nghiệm thủy tĩnh, mực nước của những ống hoặc bình nào bằng nhau?. Bảng 1: Dữ liệu đo đạc lưu lượng Lần V đầu lít V cuối lít Thời gian s Lưu lượng Q l/s1 2 3 Q Trung bình..

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

BỘ MÔN CƠ LƯU CHẤT –TR—

PHÚC TRÌNH THÍ NGHIỆM CƠ LƯU CHẤT

(CƠ SỞ 2)

Họ và tên sinh viên :……Nguyễn Hoàng

Duy………

MSSV: 2011006 ………Nhóm… 5………

Bài TN: ………Ngày:……… giờ………

Bài TN: ………Ngày:……… giờ………

Bài TN: ………Ngày:……… giờ………

Bài TN: ………Ngày:……… giờ………

Bài TN: ………Ngày:……… giờ………

-LƯU HÀNH NỘI

BỘ -Ngày TN: CBHD:

BÀI 1 THỦY TĨNH I CÂU HỎI CHUẨN BỊ: (Sinh viên phải làm phần này trước khi tới làm thí nghiệm, nếu không đạt yêu cầu, thì không được phép làm thí nghiệm) 1 Để kiểm tra mặt chuẩn của các thước đo ta phải làm gì? Đọc mực nước trong ống 3 và ống 10 , 2 mực nước ở hai ống này phải nằm ngang thì mới đúng

2 Tiến hành thí nghiệm với bộ thí nghiệm thủy tĩnh, ta đo các số liệu nào? .Ta đo áp suất và nhiệt độ khí quyển (pa và to ) , giá trị mực nước L tại các ống từ 1 tới 10

3 Thí nghiệm thủy tĩnh được thực hiện cho bao nhiêu trường hợp? Ba trường hợp.là ZD -ZT =15:20 ; 5:7 và -15:20

…………

……

4 Bằng cách nào ta thay đổi áp suất khí trong bình T giữa các lần đo? Dùng tay quay để thay đổi vị trí bình động

i i

5 Ta phải đo thêm áp suất và nhiệt độ không khí trong phòng để làm gì? .Có áp suất ta sẽ tính áp suất mặt thoáng còn có nhiệt độ ta sẽ biết đượcNước (trọng lượng riêng) vì tùy thuộc vào nhiệt độ mà trọng lượng riêng của nước sẽ khác nhau

i i

II KẾT QUẢ ĐO VÀ QUAN SÁT:

1 Áp suất và nhiệt độ không khí khi tiến hành thí nghiệm là: Pa=

………756……… mmHg; t0 = 32 0C

Trọng lượng riêng của nước là: (tra bảng)

gH2O = 9950 N/m3

2 Ứng với 3 vị trí tương đối của bình Đ so với bình T, ghi giá trị đo của 9 ống đo áp và nhóm ống 2 vào bảng 1

Bảng 1a Kết quả đo đạc (Đơn vị đo: cm)

TT L 1 L 3 L 4 L 5 L 6 L 7 L 8 L 9 L 10 GHI

CHÚ

1

2

3

Bảng 1b Kết quả đo đạc trên nhóm ống 2

1

2

3

III PHẦN TÍNH TOÁN VÀ TRÌNH BÀY KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM.

1 Trong bộ thí nghiệm thủy tĩnh, mực nước của những ống hoặc bình nào bằng nhau? Tại sao? (trả lời trang sau)

iv

Mực nước ống số 3 và ống số 10 là bằng nhau gọi là mặt đẳng áp và với

nguyên tắc bình thông nhau chúng sẽ thông qua bình tĩnh và có áp suất khí trời trên mặt thoáng của nước và cả hai đều có cùng đường kính là 5mm

2 Trong bộ thí nghiệm thủy tĩnh, mực nước của những ống nào không tuân theo quy luật thủy tĩnh? Tại sao?

.Mực nước của ống L21,L22,L23 là không tuân theo quy luật thủy tĩnh vì đường kính ba ống nhỏ(3mm) dẫn đến xuất hiện hiện tượng mao dẫn gây ảnh hưởng đến mực nước trong ống

3 Tính áp suất tuyệt đối, áp suất dư của khí trong bình T và sai số tương đối của áp suất này trong các trường hợp đo Kết quả điền vào bảng 2 4 Tính trọng lượng riêng của 3 chất lỏng 4 - 5, 6 - 7, 8 - 9 và sai số tương đối của các trọng lượng riêng này cho các trường hợp đo Kết quả điền vào bảng 2 Bảng 2 Kết quả tính toán T T pt pd dr g4-5 g6-7 g8-9 dg4-5 dg6-7 dg8-9 103N/m2 % 103N/m3 % 1 102.5 1.65 0.72 9.71 8.34 137.64 1.31 1.23 9.06

v

2 101.5 0.58 1.78 10.47 9.95 99.5 3.54 3.45 18.45

3 99.51 -1.39 0.83 9.81 8.44 174.12 1.54 1.44 13.33

Nhận xét:

a) Áp suất trong bình kín?

Áp suất trong bình giảm xuống khi đưa bình từ trên cao xuống và ngược lại

Cặp ống 1 và 3 được dùng làm áp kế để đo áp suất khí trong bình T , ống 1 giữ nguyên giá dị dù bình động di chuyển còn ống 3 giảm khi cao độ giảm

vi

b) Trong cùng một trường hợp đo, sai số đo dg thay đổi theo g như thế nào, tại sao?

Ngy TN: CBHD:

BÀI 3B PHƯƠNG TRÌNH NĂNG LƯỢNG I PHẦN CHUẨN BỊ: (Sinh viên phải làm phần này trước khi tới làm thí nghiệm, nếu không đạt yêu cầu, thì không được phép làm thí nghiệm). 1 Khi tiến hành thí nghiệm, ta đo các số liệu nào?

2 Để đo lưu lượng, ta dùng thiết bị gì? Đo bao nhiêu lần? Tại sao cần đo nhiều lần?

3 Để đo cột áp vận tốc của dòng chảy tại mặt cắt c, ta làm thế nào và đọc mực nước ở những ống đo áp nào?

viii

II KẾT QUẢ ĐO VÀ QUAN SÁT

1 Điều chỉnh van [7] để có lưu lượng thích hợp Tiến hành đo lưu lượng của ống Ventury Tiến hành đo 3 lần Ghi kết quả đo vào bảng 1

2 Lần lượt đẩy kim đo [3] đến các mặt cắt a, b, c, d, e và f Tại mỗi mặt cắt, đo đồng thời độ dâng mực nước tại các ống đo áp nối với mặt cắt Li và ống đo áp nối với kim đo L8 Ghi kết quả đo vào bảng 2

3 Rút kim đo về cuối ống Ventury (qua khỏi mặt cắt f) Đo đồng thời độ dâng cộtnước tại tất cả các mặt cắt từ mặt cắt a tới mặt cắt f Ghi kết quả vào bảng 2

Bảng 1: Dữ liệu đo đạc lưu lượng

Lần V đầu (lít) V cuối (lít) Thời gian (s) Lưu lượng Q

(l/s)1

2

3

Q Trung bình l/sBảng 2: Kết quả đo mực nước trên dàn áp kế

Ống Mặt

cắt

Đường kínhtiết diện mm

Đo đồng thời độ dâng Li

và L8 tại từng mặt cắt khi có kim (cm)

Độ dâng nước Lj tạicác mặt cắt j khikhông có kim (cm)

III PHẦN TÍNH TOÁN VÀ TRÌNH BÀY KẾT QUẢ

1 Tính lưu lượng của 3 lần đo Ghi kết quả tính vào bảng 1 Tính lưu lượng trung bình của 3 lần đo này và sử dụng nó làm lưu lượng tính toán chính thức

2 Từ lưu lượng đo, xác định vận tốc và cột nước vận tốc trung bình tại các mặt cắt a,

b, c, d, e, f (hvi = V 2/2g) Ghi kết quả tính vào bảng 3

3 Từ kết quả đo đồng thời độ dâng Li và L8 tại từng mặt cắt (bảng 2), tính

cột nước vận tốc điểm và suy ra vận tốc tại điểm trên các mặt cắt

i (h = u 2/ 2g = L - L ) Ghi kết quả tính vào bảng 3

i 8 i

4 Từ kết quả đo đồng thời độ dâng Lj tại các mặt cắt tương ứng, tính tổn thất cột áp giữa các mặt cắt này (hf=(zi+pi/g+v2i/2g)-(zj+pj/g+v2j/2g) = (Li+V2i /2g)-(Lj+V2j/2g) Ghi kết quả tính vào bảng 4

Bảng 3

Mặt cắt Vi (cm/s) Vi 2/2g (cm) ui 2/2g (cm) ui

a b c d e f

Bảng 4

Tổn thất hf (cm)

Nhận xét:

a) So sánh hai giá trị V i và u i tại từng mặt cắt: giá trị nào lớn hơn? Tại sao?

i

b) Tổn thất h f của ba đoạn đang xét: a- e, e-f, a-f có hợp lý không? Tại sao?

Ngy TN: CBHD:

BÀI 3C PHƯƠNG TRÌNH NĂNG LƯỢNG I PHẦN CHUẨN BỊ: (Sinh viên phải làm phần này trước khi tới làm thí nghiệm, nếu không đạt yêu cầu, thì không được phép làm thí nghiệm). 1 Giá trị mực nước trong ống đo áp thứ i có phải là giá trị năng lượng tồn phần tại mặt cắt thứ i không? Tại sao? .Giá trị mực nước đo trong ống áp kế là giá trị áp suất p/ =p/ +z Vì thế năng p/ +z là cột nước đo áp kế

2 Làm thế nào để thay đổi lưu lượng trong ống Ventury trong khi làm thí nghiệm? Thay đổi lưu lượng trong ống bằng các van V1 và V2 hoặc nút điều chỉnh tốc độ vòng quay trên hộp điện

3 Khi lưu lượng trong ống không đổi nhưng tiết diện ống thay đổi theo dòng chảy thì vận tốc sẽ thay đổi như thế nào?

.Khi lưu lượng trong ống không đổi nhưng tiết diện ống từ nhỏ sang mặt cắt

có tiết diện lớn thì vận tốc giảm , đi từ mặt cắt có tiết diện lớn sang mặt cắt

có tiết diện nhỏ thì vận tốc tăng

II KẾT QUẢ ĐO:

Đo mực nước Z của ba lỗ đo áp trên ống có tiết diện hình tròn (ốngVentury) ứng với 3 chế độ lưu lượng (lỗ số 2 ngay tại mặt cắt co hẹp, lỗ số 1 và 3tại mặt cắt mở rộng trước và sau mặt cắt co hẹp) Kết quả ghi vào bảng 1:Bảng 1: Mực nước Z của 3 lỗ đo trên ống có tiết diện hình tròn (ốngventury)

đo lưu lượng(mm)

Q(lít/ phút)

III PHẦN TÍNH TOÁN VÀO TRÌNH BÀY KẾT QUẢ

1 Trên ống Ventury, xác định độ chênh áp suất giữa các mặt cắt 1 và 2, 3 và 2 Tính hệ

số phục hồi R (recovery factor) theo công thức (3.5) Kết quả ghi vào bảng 2.Bảng 2

b) So sánh áp năng giữa mặt cắt 1 và 2? Giải thích?

Độ chênh áp suất giữa mặt cắt 1 và 2 là độ chênh lệch mực nước của ống 1

và 2(Z1-Z2) , ta thấy độ chênh giữa ống 1 và 2 tăng dần qua các lần đo nên

áp năng ống 1 lớn hơn ống 2

Ngy TN: CBHD:

Bài 4 DÒNG CHẢY QUA LỖ I PHẦN CHUẨN BỊ: (Sinh viên phải làm phần này trước khi tới làm thí nghiệm, nếu không đạt yêu cầu, thì không được phép làm thí nghiệm). 1.Trong bài thí nghiệm này ta khảo sát dòng chảy qua lỗ ở trạng thái ổn định với mấy trường hợp?

2 Khi tiến hành thí nghiệm, ta đo các số liệu nào?

3 Để đo lưu lượng, ta dùng thiết bị gì? Đo bao nhiêu lần?

4.Đo quỹ đạo tia nước cho bao nhiêu trường hợp? Bằng cách nào ta đo được quỹ đạo tia nước?

II KẾT QUẢ ĐO

1 Điều chỉnh ống tháo nước 2 và van 7 để có lưu lượng và chiều cao mực nước trong

bình thích hợp Hứng cho tia nước chảy vào thùng đo lưu lượng 5

2 Đo tọa độ quỹ đạo của tia nước phun ra khỏi lỗ Ghi kết quả đo vào bảng 1.

3 Đo mực nước trong bình 1 và lưu lượng của lỗ Ghi kết quả đo vào bảng 2.

4 Điều chỉnh ống tháo 2 tới vị trí mới để thay đổi mực nước trong bình Đợi khoảng

3¸5 phút cho dòng chảy trở lại ổn định, tiến hành đo mực nước trong bình 1 và lưu

lượng của lỗ Ghi kết quả đo vào bảng 2

5 Tiến hành thí nghiệm giống như ở bước 4 thêm 2 lần nữa (Lưu ý để dễ kiễm soát

các giá trị đo, chúng ta nên tiến hành thí nghiệm với mực nước trong bình 1 tăngdần mực nước lần thí nghiệm sau lớn hơn nực nước lần thí nghiệm trước khoảng20mm)

III PHẦN TÍNH TOÁN VÀ TRÌNH BÀY KẾT QUẢ

1 Vẽ quỹ đạo của tia nước vào hình 4

X – X0(cm)

Z – Z0(cm)

(X –X0)2(cm2)

(X – X0)2(Z–Z0)(cm3)

V cuối( lít)

Thời gian(s) Q (lít/s) Qtb (lít/s) Cd

Nhận xét:

a) Hệ số vận tốc Cv có hợp lý không? Tại sao?

b) Hệ số lưu lượng C d có hợp lý không? Tại sao?

Ngày TN: CBHD:

BÀI 6 CHẢY QUA BỜ TRÀN I PHẦN CHUẨN BỊ: (Sinh viên phải làm phần này trước khi tới làm thí nghiệm, nếu không đạt yêu cầu, thì sẽ không được phép làm thí nghiệm) 1 Trong bài thí nghiệm này, ta đo các thông số gì? +) Đo Zchuẩn ( độ cao đỉnh bờ tràn) để xác định mực nước +)Đo thể tích V +)Đo thời gian t +)Đo lưu lượng

2 Khi tiến hành thí nghiệm ta cần có những dụng cụ nào? Công dụng của những dụng cụ đó? +)Đồng hồ bấm giây để xác định thời gian tính lưu lượng +)Thước đo thăng bằng để đo độ cao đỉnh bờ tràn

3 Trước khi đo cao độ mực nước Z, sinh viên cần kiểm tra gì? -Trước khi ta đo mực nước Z ta cần phải kiểm tra van đóng trước

4 Lưới chắn sóng có tác dụng gì trong thí nghiệm này?

-Lưới chắn sóng có tác dụng nhằm giảm thiểu dao động mực nước

5 Thí nghiệm ở mấy chế độ lưu lượng? Trong mỗi chế độ lưu lượng cần đo lập lại mấy lần? -Thí nghiệm ở 4 chế độ lưu lượng , mỗi chế độ lưu lượng cần đo lặp lại 3 lần

II KẾT QUẢ ĐO

13.23 5 17.65 0.28

2

12.81 5 9.82 0.51 12.82 1.6 480 0.2 2.68 0.8 0.6212.8 5 10.63 0.47

12.85 5 10.77 0.46

3

12.42 5 8.48 0.59 12.44 1.98 590 0.3 2.77 0.71 0.6212.45 5 8.49 0.59

12.44 5 8.50 0.59

4

12.06 5 6.75 0.74 12.07 2.35 696.67 0.37 2.84 0.65 0.6212.05 5 7.38 0.68

12.1 5 7.45 0.67

III PHẦN TÍNH TOÁN VÀ TRÌNH BÀY KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

A Tính toán:

1. Tính lưu lượng Qi cho các lần đo và giá trị trung bình Q của mỗi chế độ lưu lượng Ghi các kết quả tính vào bảng 2

2. Tính mực nước trung bình Z của mỗi chế độ lưu lượng và chiều cao cột nước H trên đỉnh bờ tràn tương ứng Ghi các kết quả tính vào bảng 2

1. Tính C d với giả thiết hệ số này là hằng số

 Tính log (Q), log(H) cho từng chế độ lưu lượng Ghi các kết quả tính vào bảng 2

 Vẽ đồ thị đường quan hệ bậc nhất log(Q) = f [log(H)] lên hình H.3.

 Xác định giao điểm của đồ thị với trục tung, b, và hệ số lưu lượng C d: b =

C d(chữ nhật) =

2. Xác định hệ số lưu lượng C d bằng công thức (6.16) cho các chế độ lưu lượng Ghi các kết quả tính vào bảng 2 Vẽ lên đồ thị (hình H.4) đường quan hệ C d = f(H). 3. Xác định hệ số lưu lượng C d bằng công thức Tsugaev cho các chế độ lưu lượng Ghi các kết quả tính vào bảng 2 Vẽ lên đồ thị (hình H.4) đường quan hệ C d = f(H). Nhận xét: a) Trên Hình H3, quan hệ log(Q) = f [log(H)] được vẽ từ số liệu đo có phải là đường bậc nhất không? Nếu không, hãy giải thích nguyên nhân (ví dụ: sai số khi đo…) Quan hệ log(Q) = f [log(H)] Được vẽ là đường bậc nhất

H3 Đường quan hệ log(Q) = f[log(H)] của bờ tràn chữ nhật

b) Đường quan hệ C d = f(H) trên Hình H4 có dạng đường gì? Hãy giải thích.

Có dạng đường bậc nhất vì theo vì theo Tsugaev Cd có quan hệ với chiều cao cột nước trên đỉnh bờ tràn với công thức Cd=3/2(0.402+0.054 ).với P=const

…

H4 Đường quan hệ Cd = f(H) của bờ tràn chữ nhật

c) Hãy so sánh giá trị Cd tính từ thí nghiệm và từ công thức Tsugaev Nếu có khác biệt, hãy giải thích nguyên nhân.

Cd từ thí nghiệm lớn hơn Cd công thức Tsugaev

Vì Cd thí nghiệm phụ thuộc vào chiều cao cột nước trên đỉnh bờ tràn H và phụ thuộc vào lưu lượng Q đo được Còn Cd tính từ công thức chỉ phụ thuộc

H

Ngy TN: CBHD:

BÀI 8 KHẢO SÁT HIỆN TƯỢNG CAVITATION I CU HỎI CHUẨN BỊ: (Sinh viên phải làm phần này trước khi tới làm thí nghiệm, nếu không đạt yêu cầu, thì khơng được phép làm thí nghiệm) 1 Theo lý thuyết, điều kiện để xảy ra khí thực l gì?

2 Các thiết bị để đo lưu lượng trong bài thí nghiệm là gì? Đo bao nhiêu lần cho 1 chế độ lưu lượng?

3 Bài thí nghiệm thực hiện cho bao nhiêu trường hợp? Mỗi trường hợp cần đo những số liệu nào, đo bao nhiêu lần ?

II KẾT QUẢ ĐO VÀ TÍNH TỐN

Nhiệt độ nước (oC)

Khối lượng riêng của nước (kg/m3)

Áp suất hơi bo hồ Pv (p suất tuyệt đối) (Pa)

p suất khí quyển Pat:………(mm Hg) = (Pa)

Áp suất hơi bo hồ Pv_dư = Pv – Pat= (Pa)Bảng 1 Kết quả đo cho trường hợp điều chỉnh lưu lượng bằng Van 1

Lưu lượng(l/s) P1 (Pa) P2 (Pa) P3 (Pa)

Chưa xảy

ra

Cavitation

Lần 1Lần 2Lần 3Trung bình

Vừa xảy ra

Cavitation

Lần 1Lần 2Lần 3Trung bình

Bảng 2 Kết quả đo cho trường hợp điều chỉnh lưu lượng bằng Van 2

Lưu lượng (l/s) P1 (Pa) P2 (Pa) P3 (Pa) Chưa xảy

ra

Cavitation

Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình Vừa xảy ra

Cavitation

Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình

Bảng 3 So snh Q, p2, hl cho hai trường hợp điều khiển lưu lượng bằng van 1 & 2

Điều khiển bằng van 1 Điều khiển bằng van 2

Q (l/s)

P1 (Pa)

P2 (Pa)

hl (m)

Q (l/s)

P1 (Pa)

P2 (Pa)

hl (m) Chưa xảy

ra

Cavitation

Vừa xảy

ra

Cavitation

III PHN TÍCH/NHẬN XT

a) Mô tả hiện tượng cavitation Hiện tượng cavitation có lợi hay có hại cho thiết bị, phân tích r nguyn nhn?

b) So sánh và giải thích mất năng h l trong hai trường hợp:chưa xảy ra Cavitation

v vừa xảy ra Cavitation?

c) So snh P 2 và áp suất hơi bo hồ, giải thích sự khc biệt (nếu cĩ) trong số liệu đo ở bảng 1 và bảng 2?

d) Điều khiển lưu lượng để chống cavitation bằng van nào hiệu quả hơn? Tại sao ?