Báo cáo -" thí nghiệm thuỷ lực đại cương'''' potx

Học viện kỹ thuật quân sự
Bộ môn nhiệt thuỷ khí







Báo cáo
thí nghiệm thuỷ lực đại cương








Họ và tên nhóm trưởng : Nông Văn Thao
Họ và tên các thành viên của nhóm: Nguyễn Thái
Phan Đức Thanh
Lớp : Ô TÔ - K42
Năm học : 2009 - 2010

Hà Nội 03/2010



Thí nghiệm thuỷ lực đại cương
¾ Mục đích.
- Giúp cho học viên làm quen với các máy đo sử dung trong môn thuỷ lực
từ đó xây dựng được các kỹ năng sử dụng các loại máy đó.
- Làm quen với các phương pháp đo và phương pháp xác định các yếu tố
trong thuỷ lực
A. Bộ thiết bị thí nghiệm thuỷ lực.
1. Mô tả thiết bị.
- Tên thiết bị : HLB – 95.
- Các bộ ph
ận chính:
+ Bộ phận chính để đo các số liệu thí nghiệm.
+ Bộ phận phụ trợ để đảm bảo cấp nước cho bộ phận chính hoạt động.
- Kích thước:
+ Bộ phận chính: dài x rộng x cao = 172 x 45 x 135 cm. Nặng 120kg.
+ bộ phận phụ trợ: 120 x 50 x 220. Nặng 70kg.
I/ Bài thí nghiệm 1:
1. Tóm tắt lý thuyết.
- Những hệ thức cơ bản va những công thức tính toán khi chất lỏng phụ

thuộc vào trạng thái chuyển động. Có haio trạng tháI chuyển động là
chảy rối và chảy tầng.
- Chảy tầng xuất hiện khi chất lỏng chuyển động thành từng lớp riêng biệt
không xáo trộn vào nhau.

- Chảy rối xuất hiện khi chất lỏng chuyển động xáo trộn vào nhau.
- Để xác định trạng tháI chảy người ta dựa vào hệ số Raaynol:
.
Re
d
V
ν
=
Trong đó:
ν
: hệ số nhớt động học
V: vận tốc dòng chảy.
d: đường kính ống trụ tròn
2. Khảo sát hai trạng thái chảy ( thí nghiệm Râynol ).

Kết quả thí nghiệm Râynol
Qua tiến hành thí nghiệm ta có bảng kết quả như sau:

TT
H
1
(cm)
h
1
(cm)
Q
1

(cm
2

/s)
v
1
(cm/s)
t
0

(c
0
)
ó
i

(cm
2
/s)
Re=
v
d.
1
ϑ

Kết luận
trạng thái
chảy
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9)
1
2
3
4

5
6
11.5
11.6
11.6
12.6
12.5
12.4
1.5
1.6
1.6
2.6
2.5
2.4
15
15.5
15.5
44.5
44
44
7.46
7.7
7.7
22.2
22
22
20
20
20
20

20
20
0.01006
0.01006
0.01006
0.01006
0.01006
0.01006
1270
1310
1310
3779
3745
3745
Chảy tầng
Chảy tầng
Chảy tầng
Chảy rối
Chảy rối
Chảy rối

Trong đó :
v : Vận tốc dòng chảy (cm/s) ;
d : Đường kính ống trụ tròn : d= 1,6 cm ;
ó : Độ nhớt động học (tra bảng2- Hướng dẫn TNTL, Bộ môn Kỹ thuật
nhiệt- khoa cơ khí): ứng với t = 20
0
C có ó= 0,01006;
Nhận xét đánh giá:
1. Từ kết quả thí nghiệm trạng thái chảy qua kết quả đo đạc tính toán số Re

và sự quan sát dòng màu trong ống thí nghiệm ta thấy hoàn toàn phù hợp. Trong 3
lần thí nghiêm đầu dòng nước màu và nước trong ống chảy thành từng dòng riêng
biệt. Trong khi đó ở 3 thí nghiệm sau dòng nước màu và nước trong ống nghiệm
chuyển động xáo trộn lẫn nhau ta có dòng chảy rối. Nguyên nhân của sự phù hợp
này là do khi tiến hành thí nghiệm đã làm đúng và tươ
ng đối chính xác, máy thí
nghiệm cơ bản đảm bảo được nên kết quả thí nghiệm thu được tương đối chính
xác.
2. Tuy nhiên trong thí nghiệm vẫn còn có sai số, do khi quan sát các dòng
chảy còn chưa được chuẩn, trong quá trình đọc ghi và tính toán còn có làm tròn số.
3. So sánh giữa kết quả thí nghiệm và lý thuyết ta thấy hoàn toàn phù hợp.


II. bài thí nghiệm 2.
1. Tóm tắt lý thuyết.
- Phương trình Becnuli là phương trình cơ bản của thuỷ lực.
- Phuownh trình Becnuli viết cho một đơ
n vị chất lỏng nên còn được coi là
phương trình cân bằng tỷ năng. Phương trình này xác lập cho dòng chảy
không nén được chảy ổn định từ mặt cắt 1-1 đến 2-2.
- Phương trình như sau:

z
1
+
γ
1
p
+
2

11
2
v
g
α
⋅
= z
2
+
γ
2
p
+
g
v
⋅
⋅
2
2
22
α
+ h
21−
w
trong đó:
+ Z
1
, Z
2
: năng lượng vị trí của dòng chảy tại hai mặt cắt 1-1 và 2-2 so với

mặt cắt chuẩn.
+
γ
1
p
,
γ
2
p
: áp năng của sòng chảy.
+
2
11
2
v
g
α
⋅
,
g
v
⋅
⋅
2
2
22
α
: động năng dòng chảy.
2. Xác định các thành phần của phương trình năng lượng dòng chảy
(phương trình bécnuli)

 kết quả thí nghiệm phương trình Bécnuli


Qua thí nghiệm ta có kết quả được trình bày như bảng sau:


T
T
H
1
(cm)
h
1

(cm)
Q
1
v
1

2
11
2
v
g
α
⋅

z
1

+
γ
1
p

v
2

g
v
⋅
⋅
2
2
22
α
z
2
+
γ
2
p

h
21−
w
v
3

g

v
⋅
⋅
2
2
33
α
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13)
1 35 24.2 1.9 0.95 4.8E-6 24.2 0.95 4.8E-6 24 0.2 0.27
1.4E
-6
2 38.5 27.7 2 1 5.1E-6 27.7 1 5.1E-6 27.5 0.2 0.28
1.5E
-6
3 38.2 27.4 2 1 5.1E-6 27.4 1 5.1E-6 27.2 0.2 0.28
1.5E
-6
4 37.3 26.5 1.95 0.975 4.9E-6 26.5 0.975 4.9E-6 26.3 0.2 0.277
1.41
E-6
5 36.5 25.7 1.95 0.975 4.9E-6 25.7 0.975 4.9E-6 25.5 0.2 0.277
1.41
E-6



z
3
+
γ

3
p


h
32−
w

v
4
g
v
⋅
⋅
2
2
22
α

z
4
+
γ
4
p


h
43−
w

v
5

g
v
⋅
⋅
2
2
55
α

z
5+
γ
5
p
h
54−
w
Ghi
chú
(14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) 23 (24)
14.6 9.4 0.95 4.8E-6 19.7 -5.1 0.95 4.8E-6 19.6 0.1
21.9 5.6 1 5.1E-6 25.2 -3.3 1 5.1E-6 24.9 0.3
21.5 5.7 1 5.1E-6 24.7 -3.2 1 5.1E-6 24.5 0.2
19.5 6.8 0.975 4.9E-6 23.2 -3.8 0.975 5.1E-6 23.2 0.1
17.7 7.8 0.975 4.9E-6 22.3 -4.6 0.975 5.1E-6 22 0.3

 Nhận xét đành giá.
- Nguyên nhân gây ra sai số của phép đo là do:
+ Sai số của thiết bị đo gây ra.
+ Sai số do người làm thí nghiệm gây ra.
- ý nghĩa và ứng dụng của phương trình Becnuli:
+ Phương trình Becnuli được ứng dụng dùng để xác định các thông số của dòng
chảy tại hai mặt cắt khác nhau trên dòng chảy của chất lỏng.
III. bài thí nghiệm 3
1. tóm tắt lý thuyết.
Phương trình Becnuli:
z
1
+
γ
1
p
+
2
11
2
v
g
α
⋅
= z
2
+
γ
2

p
+
g
v
⋅
⋅
2
2
22
α
+ h
21−
w

thành phần h
21−
w là tổn thất thuỷ lực khi dòng chảy chuyển động từ mặt cắt
ướt 1-1 đến 2-2 bao gồm tổn thất dọc đường và tổn thất cục bộ.
h
21−
w =h
l
+h
c

Trong đó tổn thất dọc đường được xác định theo công thức:
2
1

2

l
V
h
dg
λ
=
Trong đó : l - là chiều dài đoạn dòng chảy.
d - đường kính ống.
V – vận tốc trung bình của mặt cắt dòng chảy.
g- gia tốc rơi tự do.

λ
- hệ số sức cản dọc đường.
- Hệ số ma sát trong trường hợp tổng quát phụ thuộc vào trạng tháI
chuyển động của chất lỏng và đặc trưng hình học của ống dẫn cụ thể là
độ nhám thành ống
d
Δ
trong đó:
Δ
- độ nhám tuyệt đối của thành ống; d-
đường kính ống dẫn.
- Như vậy:
(Re, )f
d
λ
Δ
= .
2.
Xác định tổn thất thu là tổn thuỷ lực dọc đường.

Kết quả thí nghiệm tổn thất thuỷ lực dọc đường.
Qua tiến hành thí nghiệm và kết hợp với đồ thị Nicuratso ta có được kết quả
thí nghiệm như bảng sau:


TT H
1
h
i
Q
1
v
i
1
υ
Re=
υ
d.v
i

h
1
λ
Kết luận trạng
thái chảy
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10)
1

2

3

12.6

12.5

12.4
2.6

2.5

2.4
44.5

44

43.5
22.2

22

21.6
0.0094

0.0094

0.0094
3543

3510

3505
1.2

1

0.8
0.65

0.54

0.43
Chảy rối

chảy rối

chảy rối



Theo lý thuyết hệ số
λ
=
0.5
1
1.75 2lg
2
d
ε
+

=0,5


Từ bảng kết quả trên ta có đồ thị sau:


 Đánh giá thí nghiệm:
- Từ kết quả thí nghiệm ta thấy tổn thất dọc đường theo thí nghiệm cơ bản
phù hợp với kết quả lý thuyết.
- Nguyên nhân gây ra tổn thất dọc đường là do mát giữa thành ống và chất
lỏng chuyển động trong lòng ống đó.


IV. Bài thí nghiệm 4:
1. Tóm tắt lý thuyết.
Như đã nêu ở trên tổn thất thuỷ lực bao gồ
m tổn thất dọc đượng và tổn thất
cục bộ. Tổn thất cục bộ được xác định như sau:
2
.
2
c
V
h
g
ξ
=
Trong đó:

ξ

- hệ số sức cản cục bộ.
V- vận tốc trung bình của mặt cắt dòng chảy.
g- gia tốc rơI tự do.
- Tổn thất cục bộ xảy ra tại nơI có sự thay đổi vận tốc và hướng dòng chảy.
- Trong trường hợp mở rộng đột ngột thì:
2
1
2
(1 )
cm
ω
ξ
ω
=−
- Trong trường hợp đột thu thì:
1
2
0.5(1 )
h
ω
ξ
ω
=−
Trong đó
1
ω
,
2
ω
là diện tích mặt cắt tại hai mặt cắt 1-1 và 2-2.

2. Xác định tổn thất thuỷ lực cục bộ
Kết quả thí nghiệm tổn thất cục bộ
Qua thí nghiệm và tính toán các số liệu ta có bảng kết quả thí nghiệm như
sau:




tt H
1
h
i
Q
i
v
1
v
2
Äh
dm
h
dm
TN
cm
ξ

Äh
dt
h
dt

TN
ct
ξ

Ghi
chú
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13)

1

2

3


12.6

12.5

12.4

2.6

2.5

2.4

44.5

44

43.5


39.4

39.

38.5

22.2

22

21.6

0.5

0.3

0.2

5.3

5

4.6

0.22

0.2

1.86

1.8

1.3

1


50

49.5

48

0.64

0.63

0.61


Theo công thức lý thuyết ta có:

cm
ξ
= ( 1 -
2

1
2
2
d
d
)
2
= ( 1 -
2
2
6.1
2.1
)
2
= 0.19

ct
ξ
= ( 1 -
2
2
2
1
d
d
)
2
= ( 1 -
2
2

2.1
6.1
)
2
= 0.6
Nhận xét đánh giá:
1. Từ kết quả thực tế thí nghiệm và kết quả tính theo lý thuyết ta nhận
thấy: Kết quả thực tế thí nghiệm xác với kết quả tính toán theo lý thuyết.
2. Tuy nhiên giữa hai kết quả còn có sai số do trong quá trình thí nghiệm
học viên đọc kết quả trên các thiết bị còn chưa chính xác. Ngoài ra còn tồn tại sai
số của thiết bị cũng một phần gây ra sai số trong quá trình thí nghiệm.
3. Nguyên nhân gây ra tổn thấ
t cục bộ: Dòng chảy bị thay đổi vận tốc và
hướng.