BÀI GIẢNG THỦY LỰC VÀ CẤP THOÁT NƯỚC doc

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG
o0o



 BÀI GIẢNG
 THỦY LỰC VÀ CẤP THOÁT NƯỚC

 NGÀNH XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP & QUẢN LÝ ĐÔ THỊ
 Giáo viên: ThS.NGUYỄN ĐĂNG KHOA

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

I./ Đònh nghóa môn học, đối tượng và phương pháp nghiên cứu

II./ Các tính chất cơ bản của lưu chất

III./ Lực tác dụng trong lưu chất

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
I./ Đònh nghóa môn học, đối tượng và phương pháp nghiên cứu:
1./ Đònh nghóa môn học:
-Cơ lưu chất là một môn khoa học nghiên cứu các
quy luật
chuyển động và đứng yên
của lưu chất và
các quá trình tương tác lực

của nó lên các vật thể khác.

2./ Đối tượng nghiên cứu:
Lưu chất gồm: chất lỏng, chất khí và plasma
*Tính chất :
- Lực liên kết phân tử yếu -> có hình dạng của vật chứa nó.
- Tính chảy được -> không chòu lực cắt và lực kéo
- Tính liên tục

3./ Phương pháp nghiên cứu:

- Các đònh luật Cơ học của Newton và các đònh luật về bảo
toàn và chuyển hoá trong cơ học
các phương trình mô tả trạng thái giải u, p
- Phương pháp giải:
+ phương pháp giải tích
+ phương pháp thực nghiệm

I./ Đònh nghóa môn học, đối tượng và phương pháp nghiên cứu(tt)

II./ Các tính chất cơ bản của lưu chất:


1./ Khối lượng riêng :
-Khối lượng riêng là khối lượng của một đơn vò thể tích lưu chất.




Thứ nguyên: [
] = ML
-3

Đơn vò:
kg/m
3

- Trọng lượng riêng : là lực tác dụng cuả trọng trường lên khối lượng
của một đơn vò thể tích chất đó.
 =
 g

Thứ nguyên: [
] = ML
-3

Đơn vò:
kgf/m
3
hay N/m
3
-
Tỷ trọng: tỷ số giữa trọng lượng riêng  của một chất với trọng lượng
riêng của nước 
n
ở điều kiện chuẩn
 = / 
n

Ví dụ: Tỷ trọng của thủy ngân ở 20
0
C là 13,6

V
m
V




lim
0

2./ Khí lý tưởng:
Phương trình trạng thái của khí lý tưởng:
p =

RT
+p là áp suất tuyệt đối (N/m
2
= pascal= J/m
3
)
+

là khối lượng riêng (kg/m
3
)
+T là nhiệt độ tuyệt đối (độ Kelvin
0
K)
+ R là hằng số, phụ thuộc chất khí
+ M là phân tử khối của chất khí

Ví dụ: Một bình có thể tích 0,2m
3
, chứa 0,5kg Nitrogen. Nhiệt độ
trong bình là 20
0
C. Xác đònh áp suất khí trong bình?

Giải:
Giả thiết khí Nitrogen là khí lý tưởng. Hằng số khí lý tưởng
của Nitrogen là R= 0,2968kJ/kg.K.
Áp suất tuyệt đối trong bình là:



kPaKx
Kkg
kJ
x
m
kg
RTp 218)20273(
.
2968,0
2,0
5,0
3


II./ Các tính chất cơ bản của lưu chất(tt):
3./ Tính nén được:

Suất đàn hồi đặc trưng cho tính nén được của lưu chất.
- Đối với chất lỏng: 




Nước ở 20
0
C có
E
n
= 2,2x10
9
N/m
2
Lưu chất được xem là không nén được khi khối lượng riêng
thay đổi không đáng kể ( = const). Chất lỏng thường được xem
là không nén được trong hầu hết các bài toán kỹ thuật.
Ví dụ: Một xilanh chứa 0,1 lít nước ở 20
0
C. Nếu ép piston để thể
tích giảm 1% thí áp suất trong xilanh tăng lên bao nhiêu?

Giải:
Ở 20
0
C, suất đàn hồi của nước
E
n
= 2,2x10

9
N/m
2
Thể tích giảm 1%: dV/V = -1/100
Vậy áp suất tăng: dP = -E
n
dV/V = 2,2x10
9
x10
-2
= 2,2x10
7
N/m
2
= 2,2x10
7
Pa

II./ Các tính chất cơ bản của lưu chất(tt):
- Đối với chất khí:
+ Nếu khí lý tưởng và quá trình nén đẳng nhiệt (T = const)
Từ phương trình p =

RT => p/

= const
hay pV = const
+ Nếu quá trình nén đẳng entropi (quá trình nén không ma sát và
không có sự trao đổi nhiệt): p/p
k

= const
k = c
p
/c
v
c
p
‟ nhiệt dung đẳng áp

R =

c
p
‟ c
v
c
v
‟ nhiệt dung đẳng tích

Vận tốc truyền âm trong lưu chất:

Đối với khí lý tưởng trong quá trình nén đẳng entropi:


Ví dụ: không khí ở 15,5
0
C với k =1,4; R = 287 m
2
/s
2

K
=> vận tốc truyền âm trong không khí là c= 340,5m/s.
Nước ở 20
0
C có E = 2,2GN/m
2
và =998,2kg/m
3

=> c =1484 m/s

E
d
dp
c 
kRT
kp
c 

-->