Mạch lưu chất

MẠCH LƯU CHẤT
1. Nêu các phương pháp làm giảm trở lực trên đường ống dẫn?
Trở lực trên đường ống dẫn :
Trở lực ma sát:
Trở lực cục bộ:
Các phương pháp làm giảm trở lực trên đường ống dẫn :
1 Giảm L bằng cách chọn đường ống ngắn nhất.
2 Tăng D. Vì trở lực do ma sát tỷ lệ nghịch với D 5 nên khi tăng D ít thì DP m giảm
rất nhiều. Tuy nhiên, D tăng thì giá cả tăng nên cần chọn D thích hợp.
3 Giảm l.
+ Hệ số trở lực l tỷ lệ thuận với m. Chất lỏng muốn giảm trở lực thì tăng
nhiệt độ. Mà tăng nhiệt độ quá cao thì sẽ tạo bọt trong chất lỏng, gây va
đập thủy lực nên làm tăng trở lực, cho nên cũng cần chọn nhiệt độ thích
hợp .
+ Hệ số trở lực l còn phụ thuộc độ nhám của thành ống. Do đó cần tìm cách
giảm độ nhám trong ống.
Giảm x bằng cách chọn các dạng ống, van (và độ mở của van), vịi thích hợp.
2. Nêu các đặc điểm của áp suất thủy tĩnh
 Áp suất thủy tĩnh được định nghĩa là lực pháp tuyến tác dụng lên một đơn vi
diện tích
Xét lực pháp tuyến F trên vi phận diện tích A bao quanh điểm đang xét.
Áp suất trung bình:

1
2

Áp suất tại một điểm
 Áp suất thủy tĩnh có 2 tính chất:
Áp suất thủy tĩnh tác dụng thẳng góc với diện tích chịu lực và hướng vào bên
trong diện tích ấy.
Trị số áp suất thủy tĩnh tại một điểm bất kỳ khơng phụ thuộc hướng đặt của diện

tích chịu lực tại điểm này.

3. Hiện tượng xâm thực là gì? Nguyên nhân và tác hại của nó ra sao?


 Hiện tượng xâm thực
Khi làm việc chất lỏng chuyển động vào miệng bơm phía trước guồng động
là nơi có áp suất tuyệt đối thấp. Nếu áp suất ở đây đạt dưới áp suất sơi ở nhiệt
độ làm việc thì chất lỏng sẽ chuyển sang thể hơi, đồng thơi các khí hịa tan
cũng tách ra khỏi chất lỏng. tiếp đó chất lỏng vào guồng rồi sẽ lên ống đẩy.
Nhưng áp không cố định mà luôn luôn tăng. Áp suất tăng, hơi sẽ ngưng tụ và
khí hịa tan. Phần thể tích của bóng hơi và khí sẽ bị chất lỏng dồn vào nhanh
chóng đạt áp suất khoảng 100 – 1000at. Hiện tượng đó tạo ra va đập thủy
lực, bào mịn những phần kim loại có cấu tạo khơng chắc, gây sự ăn mịn và
điện hóa học.
 Cách khắc phục
1
2
3
4
5

Giới hạn chiều cao hút của bơm.
Xét nhiệt hóa hơi nơi đặt bơm phù hợp chưa.
Giảm thiểu tối đa trở lực trên đường ống hút.
Tăng áp lực hút bằng cách giảm chiều cao miệng hút của bơm.
Làm cạnh trịn ở những phần nhơ lên, mép vào của cánh guồng nên làm tròn và
mỏng
6 Ống hút nên làm rộng, ngắn, ít chỗ võng.
7 Khơng cho chạy quá tải 25% lưu lượng cho phép.

4. Nêu cơng dụng (chức năng) của bầu khí trong hệ thống bơm pittong?
Chuyển động không ổn định của chất lỏng trong ống hút và ổng đẩy là nguyên nhân
làm cho lưu lượng khơng đều và gây ra lực qn tính. Bầu khí là thiết bị tốt nhất để
khắc phục hiện tượng này.
Q trình làm việc của bầu khí như sau: khơng khí chứa trong bầu bị nén khi lượng
cung cấp chất lỏng tăng lên và dãn nở ra khi lượng cung cấp chất lỏng giảm xuống.
Khi lượng chất lỏng tăng lên đột ngột, nó sẽ bị giữ lại trong bầu và khi lượng cung
của bơm giảm xuống thì nó sẽ cung cấp cho bơm hoặc ống đẩy
Nguyên tắc: tất cả chất lỏng cần đi qua bầu khí, chất lỏng ở trong bầu khi phải mất
hướng ban đầu. Khi làm việc bình thường, lượng khơng khí trong bầu hút tăng lên
vì khơng khí tách ra từ chất lỏng và khơng gian của bầu hút. Ngược lại, trong bầu
đẩy lượng khơng khí bị giảm xuống vì khơng khí hịa tan vào chất lỏng có áp suất
cao. Do đó cần định kỳ thải khí khỏi bầu hút và nạp khí vào bầu đẩy.


5. Chiều dài tương đương của van, cút tê hay chỗ có trở lực cục bộ được định
nghĩa như thế nào?
Chiều dài tương đương được định nghĩa như chiều dài của một đoạn ống thẳng có
cùng tổn thất năng lượng tại van, cút trong điều kiện như nhau
6. Có mấy loại bơm? Kể tên của chúng, phạm vi và giới hạn ứng dụng?
Theo nguyên lý làm việc, bơm thể tích và bơm động lực.
 Bơm thể tích hút và đẩy chất lỏng ra khỏi bơm do thay đổi thể tích của không
gian làm việc nhờ một bộ phận chuyển động tịnh tiến (pittong) hoặc quay
(rotor), do đó thế năng và áp suất của chất lỏng tăng lên. Ví dụ Bơm pittong,
bơm rotor (bơm răng khía, bơm cánh trượt, bơm trục vis)
 Bơm động lực hút và đẩy chất lỏng do cung cấp động lượng nhờ va đập của
các cánh (bơm ly tâm, bơm hướng trục) hoặc nhờ ma sát của tác nhân làm
việc (bơm xoáy lốc, bơm tia, bơm chấn động, bơm vis xoắn, bơm sục khí,
bơm luồn) hoặc nhờ tác dụng của trường điện từ (bơm điện từ) hoặc các
trường lực khác

+Bơm pittong:
Được sử dụng khi cần áp lực lớn và lưu lượng nhỏ.
Bơm các loại dung dịch có độ nhớt cao (dầu mỡ, bột nhão,…)
+ Bơm rotor:
Bơm bánh răng: có thể tạo được áp suất tới 25at (khi lưu lương tối đa là
58m3/h). Bơm thường dùng để vận chuyển các loại chất lỏng có độ nhớt cao từ
0,2 ¸ 100 cm2/s.
Bơm cánh trượt: có thể tạo được áp suất tới 70at và lưu lượng tới 3,5 l/s.
Bơm pittong quay: có thể tạo được áp suất 300at khi lưu lượng khoảng 7 l/s.
Bơm trục vít:có thể có một, hai, ba hoặc nhiều trục vis đặt ở vị trí nằm ngang
hoặc thẳng đứng. Loại bơm 3 trục vis thì trục giữa là trục dẫn và 2 trục bên là
trục bị dẫn. Khi làm việc bình thường, trục dẫn khơng truyền moment xoắn cho
các trục bị dẫn, mà các trục này quay dưới tác dụng của áp suất chất lỏng. Các
trục bị dẫn chỉ có tác dụng bít kín.
7. Khi nào cần ghép 2 bơm làm việc song song và nối tiếp? vẽ đường đặc tuyến bơm
cho 2 trường hợp trên?


Tham khảo: Nguyễn Minh Tuyển, “Bơm, quạt, máy nén trong công nghệ”, nhà
xuất bản xây dựng
 Ghép 2 bơm song song khi cần cố định cột áp và tăng lưu lượng
 Ghép 2 bơm nối tiếp khi cần cố định lưu lượng và tăng cột áp
8. Chiều cao hút của bơm là gì? Tại sao chiều cao này lại bị giới hạn và giới hạn
tối đa là bao nhiều?
Chiều cao hút hay áp lực của bơm là lượng tăng năng lượng riêng của chất lỏng khi
đi từ miệng hút đến miệng đẩy của bơm và thường được tính bằng mét cột chất
lỏng. Ký hiệu H
Chiều cao hút của bơm dùng để khắc phục chiều cao nâng (hình học), hiệu số áp
suất ở hai đầu đường ống, trở lực thủy lực trong ống hút và trong ống đẩy, hiệu số
áp suất động học giữa phía đẩy và phía hút

9. Dựa vào chi tiết nào của bơm để phân biệt bơm cao áp hay bơm thường?
Dựa vào cấu tạo và số lượng guồng động
10. Các số liệu đo được trong thí nghiệm này cũng như dịng chảy của lưu chất có ổn
định được khơng? Tại sao?
Dịng chảy của lưu chất khơng ổn định vì lưu lượng do bơm cung cấp khơng đều,
nhiệt độ thí nghiệm của lưu chất thay đổi
11. Nguyên tắc đo lưu lượng của lưu lượng kế màng chắn và venturi? Đây là đo trực
tiếp hay gián tiếp?
Nguyên tắc chung của hai dụng cụ này là dùng sự giảm áp suất của lưu chất khi
chảy qua chúng để đo lưu lượng.
Vận tốc trung bình ở vị trí sau ống được tính theo cơng thức tổng kê năng lượng:
Trong đó:
1 C: hệ số của màng chắn và venturi, tùy thuộc vào chế độ chảy Re.
2 P: Độ giảm áp suất qua màng chắn hay venturi, N/m2


3 g: Trọng lượng riêng của lưu chất, N/m3
4

: Tỉ số giữa đường kính cổ venturi hay đường kính lỗ màng chắn trên
đường kính ống
Do đó lưu lượng qua màng chắn hay qua venturi:
Phép đo lưu lượng này là phép đo gián tiếp thông qua độ giảm áp của cột nước.
12. Có mấy loại van? Vẽ đặc tuyến riêng của vài loại van sử dụng trong hệ thống cấp
thoát nước mà em đã học hoặc đã biết?
Các loại
van
Van bướm
Van cửa

Van cầu
Van kim

Lưu
lượng
Lớn
Lớn
Nhỏ
Nhỏ

Độ đóng
mở
Nhanh
Chậm
Nhanh
Chậm

13. Cho biết các cơng thức tính hệ số ma sát phụ thuộc Re?
Hệ số ma sát l phụ thuộc vào chế độ chuyển động của chất lỏng và độ nhám của
thành ống dẫn.
Chế độ chảy màng (Re < 2320) :
Đối với ống thẳng thì hệ số ma sát không phụ thuộc vào độ nhám mà chỉ phụ thuộc
vào chế độ chuyển động và hình dạng mặt cắt ngang của ống.
A: hệ số phụ thuộc hình dạng mặt cắt ngang của ống. Nếu là hình trịn thì A = 64.
Chế độ chảy quá độ (2320 < Re < 4000) :
Hệ số ma sát được tính theo cơng thức thực nghiệm của Braziut:
Chế độ chảy xoáy (Re ³ 4000) :
Re giới hạn trên:
Re khi bắt đầu xuất hiện vùng nhám:
Khu vực nhẵn thủy lực:

Khi 4000 < Re < Regh:
Khu vực nhám:

Khi Re > Ren:
Khu vực quá độ:
Khi Regh< Re < Ren:
Với
0,00008 – 0,0125
Với chế độ chảy xốy ta có thể sử dụng cơng thức sau để tính hệ số ma sát cho cả 3
khu vực:

Trong đó:
: độ nhám tương đối
14. Cho biết các cơng thức tính hệ số lưu lượng của lưu chất qua lỗ bình hay từ các
bồn chứa cao vị?
Hệ số lưu lượng : Cd = CC. CV
(Cd< 1)
1 CC: hệ số co hẹp
2 CV:hệ số lưu tốc
Đối với chất lỏng có độ nhớt bé (như xăng, dầu lửa, nước,…) ta có thể chọn:
CC = 0,63 ; CV = 0,97 và Cd = 0.61
Đối với nước chảy qua lỗ tròn thành mỏng d 1cm, khi Re > 105 với H 2m thì:
CC = (0,63 ¸ 0,64) ; CV = (0,97 ¸ 0,98) ; Cd = (0,60 ¸ 0,62)
Tất cả các hệ số dòng chảy như CC, CV, Cd đều phụ thuộc vào Re. Khi
> 10000 thì:
(cơng thức A. D. Ansun)
15. Vẽ đồ thị quan hệ giữa độ nhớt của chất lỏng và chất khí phụ thuộc vào nhiệt
độ. Viết cơng thức cho mối quan hệ đó?

Đối với chất khí : độ nhớt gia tăng theo nhiệt độ nhưng không phụ thuộc áp suất
khi áp suất thay đổi trong một giới hạn không lớn.


Quan hệ giữa độ nhớt và nhiệt độ có thể được mơ tả bằng cơng thức Sutherland:

Cho khơng khí: mo = 1,78.10-6 poise ở To = 288oK, S = 113oK
Đối với chất lỏng :
Quan hệ giữa độ nhớt và nhiệt độ:
Hoặc:
Với:
1 Ai, Bi (i= 1, 2) là các hằng số phụ thuộc vào loại chất lỏng.
2 T, To :nhiệt độ tuyệt đối.
3 0 :hệ số nhớt ở 0oC
 :hệ số nhớt ở ToK
16. Định nghĩa độ dốc thủy lực?
Độ dốc thủy lực là đại lượng vật lý đặc trưng cho mức độ giảm sút năng lượng của
dòng chảy ống dẫn và được xác định bởi tỷ số giữa chênh lệch năng lượng dòng
chảy ở 2 đầu đoạn ống dẫn và chiều dài đoạn ống dẫn đó

J:độ dốc thủy lực
dE: chệnh lệch năng lượng dòng chảy giữa 2 mặt cắt
dl: chiều dài ống dẫn giữa 2 mặt cắt
17. Dựa vào cấu tạo của lưu lượng kế màng chắn và venturi, cho biết hệ số lưu lượng
cái nào lớn hơn? Tại sao?
Do ventury co hẹp dần, màng chắn co hẹp đột ngột nên hệ số lưu lượng của ventury
lớn hơn của màng chắn.
18. Khi thiết kế, tính tốn xong bơm hay quạt, muốn chọn chúng theo tài liệu của nhà
máy sản xuất ta phải dựa vào các thông số nào của chúng?
Các thông số: năng suất, công suất tiêu thụ và cột áp của bơm (là năng lượng riêng

thu được khi đi từ ống hút đến ống đẩy của bơm)


19. Hãy nêu cấu tạo và nguyên lý của làm việc của bơm ly tâm? Giải thích tại sao phải
mồi nước trước khi cho bơm chạy?
 Cấu tạo
 Nguyên lý làm việc
Trước khi hoạt động, bơm ly tâm cần được mồi nước trong bánh guồng. Khi
bánh guồng quay, dưới tác dụng của lực ly tâm, chất lỏng trong bánh guồng sẽ
chuyển động theo cánh hướng dòng từ tâm bánh guồng ra mép bánh guồng và đi
theo vỏ bơm ra ngoài. Vỏ bơm được cấu tạo theo hình xoắn ốc có tiết diện lớn
dần, có tác dụng làm giảm bớt vận tốc dòng chảy và tăng áp lực dòng chảy. Khi
chất lỏng trong bánh guồng chuyển động ra ngoài, dưới tác dụng của lực ly tâm
sẽ tạo ra áp suất chân khơng tại tâm bánh guồng. Do có sự chênh lệch áp suất ở
bên ngoài và tâm bánh guồng, chất lỏng sẽ theo ống hút chuyển động vào bánh
guồng, tạo thành dòng chất lỏng chuyển động liên tục trong bơm.
 Mồi bơm
Cần mồi bơm để đẩy hết khí ra ngồi tránh gây va đập thủy lực
20. Ngoài màng chắn và venturi cịn có lưu lượng kế nào khác khơng? Nêu tên và
phạm vi ứng dụng của chúng?
Theo độ chênh lệch áp suất biến thiên: màng tiết lưu (gồm màng tiết lưu chuẩn
và phi tiêu chuẩn), van tiết lưu, ống tiết lưu (ống tròn đều, ống ventury)
Theo độ chênh lệch áp suất không đổi: loại thường (dùng phao, ratomet thủy
tĩnh), ratomet vi sai, ratomet từ và khí nén.
Theo vận tốc dịng chảy: lưu tốc kế (kiểu tuabin, cảm ứng điện từ, nhiệt điện
trở cầm tay), ống lưu tốc, bánh xe lăn.
Theo phương pháp thể tích: lưu lượng kế (kiểu buồng, kiểu bánh răng, kiểu
pittong) dùng bình định lượng.
21. So sánh độ chính xác khi đo của 2 lưu lượng kế: màng chắn và venturi? Giải thích?
22. Việc thiết lập cơng thức xác định tổn thất ma sát theo quãng đường dựa vào lý

thuyết nào? Trình bày nội dung của ngun lý đó?
Chế độ chảy tầng: công thức xác định tổn thất ma sát theo quãng đường được thiết
lập dựa trên:


1 Định luật bảo tồn và chuyển hóa năng lượng (phương trình Bernoulli).
2 Đinh luật cơ học I của Newton (dịng chảy đều trong ống thì tổng các lực tác
dụng bằng 0)
Chế độ chảy rối: công thức xác định tổn thất ma sát theo quãng đường được thiết
lập dựa vào thực nghiệm và dùng phương pháp phân tích thứ nguyên.
Nguyên tắc đồng nhất về thứ nguyên của Fourier: một phương trình biểu thị một
mối quan hệ vật lý nào đó giữa một số đại lượng phải đồng nhất về thứ nguyên, tức là
thứ nguyên của mỗi vế của phương trình phải như nhau.
Định lý  (Buckingham): Một quy luật vật lý được biểu thị bằng hàm quan hệ giữa n
các đại lượng có thứ nguyên, trong đó có k đại lượng có thứ ngun độc lập, thì quy
luật vật lý đó cũng có thể được biểu thị bằng hàm quan hệ giữa s = n – k các đại
lượng vô thứ nguyên pi.