tài liệu cơ lưu chất

1) Phương trình cơ bản của tĩnh lực học chất lỏng:
Z(m) + P/ƿg = const ; Lưu lượng thể tích:
Q = fω , m
3
/s ; Lưu lượng khối lượng: Qm = ƿQ = ƿfω , kg/s
Độ nhớt: Fms = µA [dω/dn] , N (phụ thuộc vào tính chất
vật lý và nhiệt độ, ko phụ thuộc áp suất)
trong đó : Fms : lực ma sát bên trong chất lỏng , N
A: diện tích tiếp xúc giữa các lớp chất lỏng, m2
µ:hệ số tỉ lệ ; µ=Fms/ A .dv/dn , Ns/m
2
(độ nhớt động lực gọi là
miêu)
1 Ns/m
2
= 1 kg/ms = 10 P = 1000 cP, 1kg = 10N
v = µ/ƿ , m
2
/s (độ nhớt động học) 1st(stoke) = 1 cm
2
/s
Re = ƿωd
td
/µ = ωd
td
/V (chuẩn số reynolds)
dtd = 4f/U(nếu ống trên có đường kính D
f = D2/4 v = D ; d
td
= 4f/U = D)
trong đó: ƿ: khối lượng riêng lưu chất , kg/m

3
µ: độ nhớt động lực học lưu chất, kg/ms
V : độ nhớt động học, m
2
/s
ω: vận tốc dòng lưu chất chuyển động trong ống , m/s
d
td
: đường kính tương đương, m
Re < 2320 : chảy tầng (chảy theo phương dòng chảy)
Re = 2320 – 10000 ; chảy quá độ
Re > 10000 : chảy xoáy ( chảy hỗn độn)
d
td
: 4f/U .Trong đó: f: tiết diện ống ; U: chu vi thấm ướt của ống,
m
nếu ống có tiết diện tròn đường kính D thì f = D2/4
Chương1:
áp lực của chất lỏng lên đáy bình và thành bình:
P
A
= P
0
+ ρgh
A
, N/m
2
(P
0
được tính theo áp suất dư) lưu lượng thể tích:

Q = fω , m
3
/s ; lưu lượng khối lượng: Q
m
= ρQ = ρfω , kg/s
Lưu lượng nước thoát ra : Q
2
= v
2
d
2
2
/4
v
1
s
1
= v
2
s
2
(pt dòng liên tục)

z
1
+ p
1
/ρg + v
1
2

/2g = z
2
+ p
2
/ρg + v
2
2
/2g
* Trở lực: h
ms
= λLω
2
/D2g , m ; Trở lực cục bộ : h
cb
= ∑ ε
i
ω
2
/2g , m
∑ h
m
= h
ms
+ h
cb
; Công suất của bơm: 1Hp = 0,7157 kw
N = ρgQH/1000η , kw (η : hiệu suất của bơm)
Năng suất của bơm pitông: Q = ηFSn , m
3
/ph ( F = D

2
/4)
Năng suất của bơm tác dụng kép: Q = ηn(2F – f)S , m
3
/ph ( f = d
2
/4)
Bài toán 1: Tính toán thiết kế bơm
B1: chọn mặt cắt tại 2 mặt thoáng 1-1 và 2-2
B2: Viết pt bernulli cho mặt cắt 1-1 và 2-2
z
1
+ p
1
/ρg + v
1
2
/2g + H
b
= z
2
+ p
2
/ρg + v
2
2
/2g + ∑ h
ms
Bài toán 2: thử lại bơm
B1: chọn mặt cắt 1-1 và 2-2 ( tại 2 đồng hồ kế)

B2: Viết pt bernulli đi qua 2 mk 1-1 và 2-2
z
1
+ p
1
/ρg + v
1
2
/2g + H
b
= z
2
+ p
2
/ρg + v
2
2
/2g + ∑ h
ms
⇒H
b
= z
2
+ (p
2
-
p
1
)/ρg
Chương 2:

*Thiết bị lắng hệ bụi:
vào ra

h H *Tính toán thiết bị lắng nhiều tầng:
chọn h → L(1m;1,2m;1,5m )
Điều kiện để hạt bụi lắng trong buồng
lắng: L/v = h/U
0
( v = 2-3m/s)
L F = v
s
/ω
0
, m
2
; v
s :
lưu lượng hệ
khí vào ; ω
0
: vận tốc lắng
Mặc khác: F = BL = v
s
/nω
0
, m
2
; n: số ngăn bằng ; H = n.h + (n -1)δ
Q = Q
sotang

/n ; F = Q/U
0
= BL (U
0
:vận tốc lắng) ⇒B
* Bể lắng đứng:
vào máy thu nước ra
B
ra
d
1
H
3

H
1
ống phân phối
nước vào
D
α

H
2

thân trụ d
2

đáy nón ống trung tâm máy thu nước ra
*Tính toán: Đk lắng: v ≤ U
0

⇒ v ; Diện tích lắng 1 bể: F = Q/v
*Diện tích tổng: F
l
+ F
tt
⇒F = β.F
l
/n + F
tt
n: số bể lắng ; β: hệ số chứa đầy ; F
l
: diện tích lắng ; F
tt
: diện tích trung tâm
F
b
> 30 m
2
làm (6÷ 8) nhánh
Nước chảy trong ống hoặc máng với vận tốc v= 0,6÷0,7 m/s
F
m
= Q/v = ? ⇒ B
*Phần nén cặn: chiều cao nén cặn: H
2
= (D-d)tagα/2
- Thể tích phần nén cặn: W
l
= H
2

(F
1
+F
2
+(F
1
.F
2
)
1/2
)/2
α: 40
0
÷60
0
; H = 2,6 ÷5 m
F
1
: diện tích đáy nón lớn ; F
2
: diện tích đáy nón nhỏ
1 1,5 2 2,5
β
1,3 1,5 1,75 2
* Cyclone lắng:

L ống tâm
h
L

H
3
Cửa nhập liệu Thân trục
H
1
D

α
H
2

đáy nón
*tính toán thiết kế Cyclone:
- vận tốc dòng hỗn hợp: v
t
= ωr
tb
, m/s
r
tb
: bán kính quay trung bình ; r
tb
= (R
1
+R
2
)/2
R
1
: bán kính ngoài ống tâm ; R

2
: bán kính trong vỏ trụ
*tổn thất áp suất của dòng chảy: P = (ζ − ρ − v
q
2
)/2
ρ: khối lượng riêng pha liên tục ; ζ: hệ số trở lực trong Cyclone
v
q
: tốc độ dòng quy ước trong cyclone ; v
q
= Q
s
/.R
2
2
Q
s
: lưu lượng dòng hỗn hợp qua Cyclone, m
3
/s
*trình tự tính Cyclone:
- cho trước tỉ số P/ρ (350 ÷ 750) ; ζ = 60 ÷ 180
- tính sơ bộ vận tốc quy ước v
q
= 2P/ζ.ρ ; D = 4Q
s
/v
q
- làm tròn D và tra bảng, tính lại giá trị quy ước

- tính lại trở lực P xem có nằm trong khoảng cho phép
+ tính v
q
= Q
s
//.R
2
2
; tính P ⇒ P/ρ ⇒ thỏa ko
*Cyclone chùm: Năng suất riêng: v
x
= n.v
s
; n: số lượng cyclone
kích thước kí hiệu
đường kính cyclone , m D D
chiều rộng cửa vào, m b 0,175D
chiều cao cửa vào , m h 0,35D
đường kính tâm , m d
0
0,65D
chiều cao phần trục , m H
1
D
chiều cao phần nón , m H
2
0,755D
Chương 3: Lọc
1) Lọc với áp suất không đổi:(P = const):
pt: q

2
+ 2Cq = kt với C = R
v
/r
0
x
0
; k = 2P/µ.r
0
x
0
; q = v/s
2) Lọc với tốc độ lọc không đổi: w = v/s.t = P/ µ(r
0
x
0
.v/s+R
v
)
⇒ q
2
+Cq = kt/2 ; C = R
v
/r
0
.x
0
; k = 2P/µ.r
0
x

0

lấy vi phân 2 vế pt theo q: dq/dt = 4q/k + 2C/k
tuy nhiên k thay đổi theo áp suất
P = P
b
+ P
v
= µ.r
0
x
0
.w
2
.t + µR
v
.w
*Bể lọc chậm: v
L
= 0,1÷0,5 m/h
hpnước vào máng phân phối
nước vào
hn
hc cát lọc

hd 0000000000000000000000000000 sỏi đỡ

ht nước sau lọc

vùng thu nước lọc

chụp lọc
*tính toán bể lọc chậm: diện tích bể lọc chậm: F = Q/v
- số bể lọc: sơ bộ chọn bể theo CT: Nv/(N -1) ≤ v
tc
- chiều cao toàn phần của bể: H = h
t
+ h
đ
+ h
c
+ h
n
+ h
p
(m)
h
t
: (0,3÷ 0,5) , m ; h
n
: (0,8÷1,8) , m thường lấy 1,5 m
h
p
: (0,3÷0,5) , m
* Bể lọc nhanh trọng lực:
túi vải
*tính toán thiết bị: diện tích bể lọc:
S = 3600.v
s
/q
v

η , m
2
; η = 0,85 ; số túi lọc cần thiết: Z = S/∏DJ
*trở lực của thiết bị lọc túi vải tính theo thực nghiệm:
P = Aq
v
n
, mH
2
O ; A = 0,025÷0,35 ; n = 1,25÷1,35
1 atm = 760 mmHg = 10,33 mH
2
O = 1,033KG/cm
2
1 at = 735,5 mmHg = 10 mH
2
O = 10 KG/cm
2
= 14,22 PS = 1 barr
= 9,81.10
4
N/m
2
= 9,81.10
4
Pa(ñôn vò SI laø N/m
2
)
*Thiết bị tầng sôi:
kkhí

buồng phân ly

khu vực sôi
nạp liệu tháo liệu

kkhí
lưới phân phối khí
*kích thước khu vực tầng sôi:
- hình dạng(trụ tròn,chữ nhật) :S = Q/U , m
2
- khối lượng vật liệu trong lớp sôi: G
r
= G
s
.t , kg
- chiều cao ban đầu khối vật liệu hạt: h
0
= G
r
/ρ.v.s , m
Chương 4: khuấy
*thiết bị khuấy:
N động cơ
hộp truyền động

trục khuấy d
k
h
k1
H

J
thùng khuấy
h
k2

cánh khuấy
D
*các thông số cơ bản của hệ khuấy:
-bán kính khuấy trộn theo Fausto :R
0
= a.0,15(N.747/µ.0,00211)
1/2
∗loại chân vịt đặt theo phương chiều trục a = 0,5
*loại chân vịt đặt theo phương vuông góc trục a = 0,15
*loại tuabin đặt theo phương chiều trục a = 0,2
*loại tuabin đặt theo phương vuông góc trục a = 0,3
D = 2R ; d
k
= 2rk ; G
D
= D/d
k
*cường độ khuấy: Re = nd
k
2
ρ/µ ; công suất khuấy trộn: N = K
N
.
ρ.n
3

.d
k
5
*Mức độ khuấy trộn: với trường nhiệt độ: t/t
tb
= 1 - t/t
tb
-với trường vật chất: c/c
tb
= 1 - c/c
tb

R
m
= R
ek
.d
k
/2(1000+1,6R
ek
) ; tốc độ cách khuấy: n
gh
*tính theo chuẩn số Renol ; n
gh
= [R
ek
]gh.µ/ρ.d
k
2
, v/s

[R
ek
]gh = 0,4(h
k1
/d
k
)
0,58
√ G
a
/(1-10.G
a
-0,18
)
G
a
là chỉ số Galilê: G
a
= ρ.g.d
k
2
/µ
2
Trong kỹ thuật áp dụng công thức:

[R
ek
]gh = C
1
(h

k1
/h
k
)
0,75
√G
a
*tốc độ cánh khuấy bắt đầu khuấy xâm thực được tính:
n
X
= R
e
.k
X
.µ/ρ.d
k
2
= R
e.
k
X
 /d
k
2
* công suất khuấy: N = k
N
.ρ.n
3
.d
k

5
*F
0
: chỉ số Furie: F
0
= - 0,43ln(1-η) ; tốc độ cân bằng:
v
c
= √ 4/3C
d
.gh(ρ
r
- ρ)/ρ , m/s
Ar = d
3
(ρ
r
- ρ)ρg/µ
2
: chỉ số đồng dạng Arsimet
*chỉ số đồng dạng Li-a-Sen-cô:
Ly = R
0
3
/Ar = v
c
3
.
2
/àg(

r
- ) v
c
= (Ly.àg(
r
- )/
2
)
1/3
*B lng ngang:
B
1
B
2
l
1
d

H
2

H
3
H
1
l
2
l
2

l
3
l
3


B
L
*Tớnh toỏn:(pp Nga)
- chn t s H/L , k ; Da vo iu kin lng:
H/L = U
0
- /v
0
tớnh v
0
; chn H L B
Kim tra li Re: Re ri: U
0
- ; Re chy tng : U
0

h s k ph thuc vo t s L/H theo bng:
L/H 10 15 20 25

1,33 1,5 1,67 1,82
k 7,5 10 12 13,5
*tớnh toỏn:(pp M- Nht)
- chn L/H
- chn H L ( v

0
< 16,3 mm/s)
Kim tra: Fr 10
-5
; k lng H/L = U
0
- /v
0

BT: tớnh toỏn thit k b lng ng cụng sut Q = 3000 m
3
/ngd
dựng ly cn d = 100 àm

( U
0
= 8 mm/s , F
tt
= 6 m)
Gii:
Q = 0,035 m
3
/s ; U
0
= 8.10
-3
m/s ; v U
0
v= 0,007 m/s
F

l
= Q/v ; F = 1,3.5/1 +6 = ? ; (n= 1, = 1,3) D
pp m nht:
chn L/H = 30 ; ;chn H = 2 L = 60
chn v =16 mm/s = 0,016m/s
B = Q/H.v
0
; R = BH/B+2H ; Fr = v
0
2
/gR =
pp Nga:
chn L/H = 15 ; chn H = 2 L= 30
H/L = U
0
w/v
0
; Re = v
0
R/
- Khi lng riờng: l i lng ca 1 n v th tớch lu cht.
(roõ) = lim m , kg/m
3
0 V
Trong ú:
: khi lng riờng lu cht, kg/m
3
: khi lng lu cht trong th tớch V
- Th tớch riờng: l th tớch ca lu cht trong 1 n v
khi lng V = 1/ , m

3
/kg
- Trng lng riờng: l trng lng ca 1 n v th tớch
= P/V = mg/V = g , N/m
3
Trong ú :
P: Trng lng ca lu cht, N
V : Th tớch lu cht, m
3
g : gia tc trng trng, m/s
2
- T trng: l t s gia trng lng riờng cht lng so vi
trng lng riờng ca nc. Trng lng riờng kớ hiu: d
d =
chaỏt loỷng
=


chaỏt loỷng
g =
chaỏt loỷng


nửụực

nửụực
g
nửụực