chuong 4 ton that nang luong

CHƯƠNG 4
CHƯƠNG 4
TỔN THẤT NĂNG LƯỢNG CỦA DÒNG CHẢY
TỔN THẤT NĂNG LƯỢNG CỦA DÒNG CHẢY
Công thức chung của tổn thất năng lượng
Công thức chung của tổn thất năng lượng
1. CÁC KHÁI NIỆM
1. CÁC KHÁI NIỆM
1.1. Chiều dài tương đương
1.1. Chiều dài tương đương
i
d
i
i
λ
j
ξ

=
Do đó:
i
λ
i
.d
j
ξ
=
i

:ở đây gọi ℓ
i

là chiều dài
tương đương; m
1.2. Chiều dài quy chiếu đường ống dẫn
1.2. Chiều dài quy chiếu đường ống dẫn
1.3. Độ nhám tuyệt đối của ống dẫn
1.3. Độ nhám tuyệt đối của ống dẫn
L = ℓ + Σℓ
j
; m
ε
d
Đ
ntđ
=
( không có thứ nguyên)
2. THÍ NGHIỆM REYNOLDS
2. THÍ NGHIỆM REYNOLDS
2. THÍ NGHIỆM REYNOLDS (tt)
2. THÍ NGHIỆM REYNOLDS (tt)
υµ
ρ
vdvd
Re
==
( không có thứ nguyên)
Từ các công trình nghiên cứu cho kết luận:
-
Dòng chảy tầng khi Re < 2320
-
Dòng chảy quá độ khi 2320 < Re < 10

4
-
Dòng chảy rối khi Re > 10
4
Ý nghĩa vật lý của chuẩn số Reynolds: Là tỉ số giữa lực quán
tính trên lực ma sát
2.1. Dòng chảy tầng
2.1. Dòng chảy tầng
2
m
N
;
dr
du
μτ =
Dấu (-) có ý nghĩa là sự ma sát của các dòng
nguyên tố sẽ giảm dần từ thành ra tâm ống
Từ đó rút ra quy luật phân bố vận tốc như sau:



















−=
2
o
r
r
1
max
UU
s
m
;
Tóm lại với dòng chảy tầng, quy luật phân bố vận tốc theo đường
parabol (H4.3)
2.1. Dòng chảy tầng (tt)
2.1. Dòng chảy tầng (tt)
•
Vận tốc trung bình của toàn dòng tính bằng
s
m
;
2
max
U
v =

•
Hệ số Darcy của dòng chảy tầng tính bằng
ReRe
64 A
==
λ
A: hệ số phụ thuộc hình dạng
tiết diện ống
•
Hệ số hiệu chỉnh động năng α tính bằng
2
A
3
v
A
dA
3
U
α
=
∫
=
2.2. Dòng chảy quá độ
2.2. Dòng chảy quá độ
Giá trị λ của vùng quá độ và vùng chảy rối thường tìm bằng
thực nghiệm như sau:

Khi dòng chảy phủ kín các gồ ghề của ống (hay còn gọi
là thành trơn)
2.2. Dòng chảy quá độ (tt)

2.2. Dòng chảy quá độ (tt)

Khi dòng chảy phủ không kín các gồ ghề (hay còn gọi là
thành nhám)
2.3. Dòng chảy rối
2.3. Dòng chảy rối
Ứng suất của dòng chảy rối phân bố theo quy luật
2.3. Dòng chảy rối (tt)
2.3. Dòng chảy rối (tt)
Từ hình (H4.5) ta thấy vận tốc các lớp có sự sai biệt ít và cách
đều nhau, do đó: Hệ số hiệu chỉnh α = 1 và hệ số ma sát Darcy
)
d
(Re,f
ε
=λ
2.3.1. Độ nhám của ống ảnh hưởng lên dòng chảy
2.3.1. Độ nhám của ống ảnh hưởng lên dòng chảy
Ta gọi độ gồ ghề khi đúc ống là ε, lớp mỏng lưu chất phủ lên
độ gồ ghề là ∆
•
Nếu lớp ∆ > ε gọi là thành trơn thủy lực, gọi tắt là thành
trơn
•
Nếu lớp ∆ < ε gọi là thành nhám thủy lực, gọi tắt là thành
nhám
2.3.2. Giản đồ Moody
2.3.2. Giản đồ Moody
2.3.3. Một số dạng tổn thất cục bộ đường ống thường gặp
2.3.3. Một số dạng tổn thất cục bộ đường ống thường gặp


Dòng chảy co hẹp đột ngột – Đột thu








−=ξ
1
2
A
A
15,0

Dòng chảy mở rộng đột ngột – Đột mở
2
1
2
A
A
15,0









−=ξ
2.3.3. Một số dạng tổn thất cục bộ đường ống thường gặp (tt)
2.3.3. Một số dạng tổn thất cục bộ đường ống thường gặp (tt)

Dòng chảy uốn ống, góc α

Trở lực theo độ đóng mở của van chặn dòng lưu lượng
3. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ĐƯỜNG ỐNG DẪN
3. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ĐƯỜNG ỐNG DẪN
3.1. Ống dẫn
3.1. Ống dẫn

Các yêu cầu khi chọn ống dẫn
•
Chịu áp suất
•
Chịu nhiệt độ
•
Lâu hư hỏng trong môi trường làm việc.

Ống dẫn được chế tạo tiêu chuẩn.
Ví dụ: theo tiêu chuẩn của Mỹ (American National Standards
Institude – ANSI) kích thước ống dẫn tính theo “inches” với
dãy kích thước từ nhỏ đến lớn – ký hiệu [“]
Đặc biệt tiêu chuẩn ANSI quy định như sau: Mã số ống dẫn:
Là tiêu chuẩn hóa theo khả năng chịu áp suất
3.2. Các phụ kiện kèm với ống dẫn
3.2. Các phụ kiện kèm với ống dẫn


Các phụ kiện đường ống gồm: rắc co; cút; nối ống; chữ Y; chữ T;
xuyệt; răng ngoài (xem hình H4. 12)

Công dụng: giúp cho sự vận hành, sửa chữa, thay thế được nhanh
chóng và thuận lợi
3.3. Ứng dụng các loại van
3.3. Ứng dụng các loại van
Mối quan hệ giữa độ mở van và lưu lượng của dòng lưu chất
đi qua van (H4.13)
3.3. Ứng dụng các loại van (tt)
3.3. Ứng dụng các loại van (tt)
Các loại van thường gặp:
a – van cửa
b – van kim
c – van cầu
3.4. Tính toán ống dẫn
3.4. Tính toán ống dẫn
Đường ống dẫn gồm các dạng chủ yếu sau đây
3.4.1. Đường ống song song
3.4.1. Đường ống song song
3.4.2. Đường ống nối tiếp
3.4.2. Đường ống nối tiếp
3.4. Tính toán ống dẫn (tt)
3.4. Tính toán ống dẫn (tt)
3.4.3. Đường ống rẽ nhánh
3.4.3. Đường ống rẽ nhánh
3.4.4. Hệ thống xối tưới
3.4.4. Hệ thống xối tưới
3.4. Tính toán ống dẫn (tt)

3.4. Tính toán ống dẫn (tt)
3.4.5. Hệ thống kín
3.4.5. Hệ thống kín
4. BÀI TẬP
4. BÀI TẬP
Bài 1. Tính hệ số α và hệ số ma sát λ biết điều kiện sau:
Q = 6 ℓ/s, d = 100mm, ρ = 750 kg/m
3
, µ = 0,26 P
Bài giải
4. BÀI TẬP
4. BÀI TẬP
Bài 2: Tính hệ số α và hệ số ma sát λ biết điều kiện sau:
v = 0,3 m/s, d = 75mm,
ν
= 0,2 St
Bài giải
4. BÀI TẬP
4. BÀI TẬP
Bài giải
4. BÀI TẬP
4. BÀI TẬP
Bài 4. Tính trở lực đoạn ống như hình vẽ sau đây,
biết λ = 0, 03; v = 1 m/s; d
2
= 100mm; d
1
= 200mm;
g = 10 m/s
2

; l
qc
= 8m
Bài giải bài tập 4