Xem mẫu
- Chương 5 – Dòng chuyển
động đều trong ống
Viscous flow in pipes/ducts
- Tổng quan
• Dòng chuyển động trong ống là vấn đề có ứng dụng
rộng rãi trong kỹ thuật, ví dụ thiết kế hệ thống dẫn
nước, hệ thống tưới tiêu…
• Nghiên cứu các trạng thái chuyển động của lưu chất
trong đường ống
• Tính toán tổn thất năng lượng trong đường ống
• Bài toán đường ống: cho biết thông số hình học
(đường kính, chiều dài) và cấu trúc đường ống (van,
đoạn uốn cong, rẽ nhánh…) xác định tổn thất năng
lượng tính lưu lượng và công suất của bơm cần thiết
• Các kết quả nghiên cứu liên quan dòng chuyển động
trong đường ống từ thực nghiệm nhiều hơn lý thuyết
- Nội dung - Outline
1.Phương trình cơ bản cho dòng chuyển
động đều trong ống
2.Phân bố vận tốc trong ống
3.Tôn thất dọc đường trong đường ống
4.Tổn thất cục bộ trong đường ống
5.Các dạng bài toán đường ống
- 1. Phương trình cơ bản
Trong oáng xeùt ñoaïn vi phaân doøng chaûy ñeàu hình truï coù dieän tích dA nhö hình veõ:
Löïc taùc duïng treân phöông doøng chaûy ( phöông s) :
F1=p1dA
1
L
G sin F1 F2 Fms 0
Fms 2
• Lực khối: trọng lượng
Gsin
F2=p2dA
của khối chất lỏng G=γAL
1
• Lực mặt F1-F2: áp lực
G =0
z1 2
s tại hai mặt cắt
=max
z2 • Lực ma sát Fms=τχL
chuaån
(χ: chu vi ướt)
- 1. Phương trình cơ bản
G sin F1 F2 Fms 0
Độ dốc
năng lượng
R: bán kính thủy lực A D2 / 4 D
R
D 4
- 2. Phân bố vận tốc
Phân biệt hai trạng thái chuyển động
- 2. Phân bố vận tốc
Phân biệt hai trạng thái chuyển động
- 2. Phân bố vận tốc
2.1 Chuyển động tầng
r
r0 du r Jr
r
r u J du
dr o dr 2 2
J r 2
u C
parabol
2 2
- 2. Phân bố vận tốc r
2.1 Chuyển động tầng r0
r
r u
dr o
parabol
- 2. Phân bố vận tốc
2.1 Chuyển động rối
- 2. Phân bố vận tốc
Phân biệt hai trạng thái chuyển động
- 3. Tổn thất năng lượng dọc đường
Nguyên nhân: do ma sát giữa các lớp chất lỏng với
nhau và giữa chất lỏng và thành rắn. Tổn thất năng
lượng càng lớn khi chuyển động trên đường ống càng dài
- 3. Tổn thất năng lượng dọc đường
3.2 Công thức Darcy
Dùng phương pháp phân tích thứ nguyên, chứng tỏ
tổn thất dọc đường có dạng
λ: hệ số tổn thất dọc đường
2
L V
hd
D 2g
Dòng chuyển động tầng: λ=64/Re
Dòng chuyển động rối: λ=f(Δ/D,Re),
với Δ: chiều cao các mô nhám
Δ/D: độ nhám tương đối
- 3. Tổn thất năng lượng dọc đường
Xác định hệ số tổn thất dọc đường λ
Rối thành Rối thành hoàn
nhám thủy tòan nhám λ=f(ε)
transition lực λ=f(ε,Re)
λ
Rối thành trơn
thủy lực λ=f(Re)
- Xác định hệ số tổn thất dọc đường λ
Khu chuyeå tieá
n p
ÑOÀ MOODY
THÒ
0,1 Khu chaû roá
y i
Khu
0,09 thaøh nhaù
n m Khu chaû roáthaøh nhaù hoaø toaø (Khu söù caû bình phöông)
y i n m n n c n
Chaû taàg
y n
0,08
0,07 0,05
0,04
0,06
0.03
0,05 0,02
0,015
0,04 0,01
0,008
0,006
0,03
0,004
0,025 D
0,002
0,02 0,001
0,000 6
Khu chaû roá
y i 0,000 4
0,015 thaøh trôn
n
0,000 2
0,000 1
0,000 05
0,01
0,000 005
0,009 0,000 007
0,008 0,000 01
1 2 3 45 7 14 2 3 45 7 15 2 3 45 7 16 2 3 45 7 17 2 3 4 5 7 18
x103 x10 x10 x10 x10 x10
Re =
vD/
- Xác định hệ số tổn thất dọc đường λ
- 3. Tổn thất năng lượng dọc đường
- 3. Tổn thất năng lượng dọc đường
Xác định hệ số tổn thất dọc đường λ
Công
thức
thực
nghiệm
- 3. Tổn thất năng lượng dọc đường
3.2 Công thức Chézy 2
Q
hd 2 L
K
- 3. Tổn thất năng lượng dọc đường – Ví dụ 1
nguon tai.lieu . vn
