bài giảng môn quá trình thiết bị

Bài giảng
CÁC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ CƠ
HỌC TRONG KỸ THUẬT MÔI
TRƢỜNG
ầ Đứ ả
Số tín chỉ: 2
Đối tượng: Sinh viên ngành KTMT
Hệ đào tạo: Cao đẳng.
CHƢƠNG TRÌNH MÔN HỌC
 ĐK dự thi cuối kỳ: dự lớp ≥ 75%
 Điểm thi cuối kỳ: 70%
 Bài tập và các yêu cầu khác của giáo
viên: 30%.
YÊU CẦU CHUNG MÔN HỌC
 Giáo trình chính:
[1] Lê Dung, Trần Đức Hạ, Máy bơm và các thiết
bị cấp thoát nước, NXB. Xây dựng, 2002
[2] Hoàng Thị Hiền, Thiết kế thông gió công
nghiệp, NXB. Xây dựng, 2000
[3] Nguyễn Tài, Tạ Ngọc Cầu, Thủy lực đại
cương, NXB. Xây dựng, 1999
TÀI LIỆU THAM KHẢO
 Giáo trình tham khảo:
[1] Hoàng Bá Chƣ, Trƣơng Ngọc Tuấn, Sổ tay thủy
khí động lực học ứng dụng, NXB. Khoa học và Kỹ thuật,
2005
[2] Lê Dung, Sổ tay máy bơm, NXB. Xây dựng, 2001
[3] Trần Hùng Dũng, Nguyễn Văn Lục, Vũ Bá Minh,
Hoàng Minh Nam, Các quá trình và thiết bị cơ học, tập
2, NXB. Đại học Quốc gia Tp. HCM, 2005
[4] Hoàng Văn Quý, Nguyễn Cảnh Cầm, Bài tập thủy

lực, tập 1, NXB. Xây dựng, 2005
NỘI DUNG MÔN HỌC
Phần 1. Thủy động và khí động
Chương 1: Các tính chất vật lý cơ bản của lưu chất
Chương 2: Tĩnh học và động lực học lưu chất
Chương 3: Thủy động
Chương 4: Khí động
NỘI DUNG MÔN HỌC
Phần 2. Các thiết bị sử dụng trong kỹ thuật MT
Chương 1: Mở đầu
Chương 2: Các loại bơm chất lỏng
Chương 3: Quạt gió – máy nén khí
Chương 4: Máy khuấy
Phần 1: Thủy động & khí động
Chƣơng 1. Các tính chất cơ bản của lƣu chất
Chƣơng 1. Các tính chất cơ bản của lƣu chất
1.1. Khối lƣợng riêng và trọng lƣợng riêng
1.2. Tính nén ép và tính giản nở vì nhiệt
1.3. Tính nhớt
1.4. Sức căng bề mặt
1.5. Chất lỏng thực và chất lỏng lý tƣởng
Phân biệt
khối lƣợng
riêng và trọng
lƣợng riêng?
1.1. Khối lƣợng riêng và trọng lƣợng riêng
a. Khối lƣợng riêng:
 Là khối lượng (mật độ) của một đơn
vị thể tích chất lỏng (lưu chất), ký hiệu
là ρ:

ρ=M/V, kg/m
3
 M: khối lượng chất lỏng, kg.
 V: thể tích chất lỏng, m
3
.
 Ví dụ: ρ
n
= 1.000 kg/m
3
ρ
kk
= 1,228 kg/m
3
b. Trọng lƣợng riêng:
 Là trọng lượng của một đơn vị thể
tích chất lỏng (lưu chất), ký hiệu là γ:
γ = G/V = ρg, N/m
3
hoặc kgf/m
3
(kgf: kylogam lực, 1kgf = 9,81N)
 Ví dụ: γ
n
= 9,81.10
3
(N/m
3
)
c. Thể tích riêng và tỷ trọng:

 Thể tích riêng là thể tích của một đơn vị chất
lỏng.
V = 1/ρ
 Tỷ trọng là tỷ số giữa khối lượng riêng của chất
lỏng với nước.
δ = ρ/ρ
n
 Nếu xem g = 9,81 m/s
2
= const thì:
δ = γ/γ
n
1.2. Tính nén ép và tính giản nở vì nhiệt
 Đối với chất lỏng:
- Hệ số nén β
p
:
+ V
0
: thể tích ban đầu của chất lỏng, m
3
.
+ dV: độ thay đổi thể tích khi thay đổi áp suất dp, m
3
.
+ dp: độ thay đổi áp suất, N/m
2
.
+ Nếu dp=0 thì dV=0
a. Tính nén ép:

Nm
dp
dV
V
p
/,
1
2
0


1.2. Tính nén ép và tính giản nở vì nhiệt
 Đối với chất lỏng:
Ví dụ: Hệ số β
p
của nước ở 0
0
C đến 20
0
C có giá trị
trung bình: 1/210.000.000 m
2
/N. Ở 100
0
C và áp suất
50 at, β
p
của nước có giá trị: 1/250.000.000 m
2
/N.

+ Trị số nghịch đảo của hệ số nén ép thể tích gọi là
môđun đàn hồi thể tích của chất lỏng (suất đàn hồi).
+ K
nước
= 2,2.10
9
N/m
2
a. Tính nén ép:



d
dp
dV
dp
VK
p

0
1
1.2. Tính nén ép và tính giản nở vì nhiệt
 Đối với chất lỏng:
+ K thường dùng cho chất lỏng, hầu như là hằng số.
+ Hầu hết các chất lỏng rất khó nén nên được xem
như là lưu chất không nén.
+ Một dòng khí chuyển động với vận tốc nhỏ thì sự
thay đổi khối lượng riêng không đáng kể nên vẫn
được xem là lưu chất không nén.
+ Khi dòng khí chuyển động với vận tốc > 0,3 lần

vận tốc âm thanh (100m/s) thì mới xem là lưu chất
nén được.
a. Tính nén ép:
1.2. Tính nén ép và tính giản nở vì nhiệt
 Đối với chất khí, xem như là khí lý tưởng:
pV = RT hay p = ρRT
+ Trong trường hợp khí nén đẳng nhiệt thì pV=const
(p là áp suất tuyệt đối)
a. Tính nén ép:
Ví dụ 1: Nồi áp lực gồ m phần trụ tròn có đường
kính d=1000mm, dài l=2m; đáy và nắp có dạng bán
cầu. Nồi chứa đầy nước với áp suất p
0
. Xác đònh thể
tích nước cần nén t hê m vào nồi để tăng áp s uất
trong nồi tư ø p
0
=0 đến p
1
=1000at. Biết hệ số nén của
nước là β
p
=4,112.10
-5
cm
2
/kgf=4,19.10
-10
m
2

/N. Xem
như bình không giản nở khi nén.
Ví dụ 1: Nồi áp lực gồ m phần trụ tròn có đường
kính d=1000mm, dài l=2m; đáy và nắp có dạng bán
cầu. Nồi chứa đầy nước với áp suất p
0
. Xác đònh thể
tích nước cần nén t hê m vào nồi để tăng áp s uất
trong nồi tư ø p
0
=0 đến p
1
=1000at. Biết hệ số nén của
nước là β
p
=4,112.10
-5
cm
2
/kgf=4,19.10
-10
m
2
/N. Xem
như bình không giản nở khi nén.
Giải:
Gọi: V
0
, p
0

là thể tích và áp suất nước ở tra ïng thái
đầu; để sau khi nén có: V
1
, p
1
là thể tích và áp suất
nước ở trạng thái sau .
Như va äy, sau khi nén thêm nước vào, thể tí ch nước
V
1
trong bình chính là thể tích bình:
Ta có:
Thế số vào ta được:
Vậy, cần nén thêm vào bình 89.778 lít nƣớc
Ví dụ 1: Nồi áp lực gồ m phần trụ tròn có đường
kính d=1000mm, dài l=2m; đáy và nắp có dạng bán
cầu. Nồi chứa đầy nước với áp suất p
0
. Xác đònh thể
tích nước cần nén t hê m vào nồi để tăng áp s uất
trong nồi tư ø p
0
=0 đến p
1
=1000at. Biết hệ số nén của
nước là β
p
=4,112.10
-5
cm

2
/kgf=4,19.10
-10
m
2
/N. Xem
như bình không giản nở khi nén.
Ví dụ 1: Nồi áp lực gồ m phần trụ tròn có đường
kính d=1000mm, dài l=2m; đáy và nắp có dạng bán
cầu. Nồi chứa đầy nước với áp suất p
0
. Xác đònh thể
tích nước cần nén t hê m vào nồi để tăng áp s uất
trong nồi tư ø p
0
=0 đến p
1
=1000at. Biết hệ số nén của
nước là β
p
=4,112.10
-5
cm
2
/kgf=4,19.10
-10
m
2
/N. Xem
như bình không giản nở khi nén.

Giải:
Gọi: V
0
, p
0
là thể tích và áp suất nước ở tra ïng thái
đầu; để sau khi nén có: V
1
, p
1
là thể tích và áp suất
nước ở trạng thái sau .
Như va äy, sau khi nén thêm nước vào, thể tí ch nước
V
1
trong bình chính là thể tích bình:
Ví dụ 2: Dầu mỏ được nén trong xi lanh bằng the ùp
thành dày tiết diệ n đều như hình vẽ. Xem như thép
không đàn hồi. Cột dầu trước khi nén là h=1,5 m và
mực thuỷ ngân nằm ở vò trí A-A. Sau khi nén, áp
suất tăng từ 0 at lên 50 at, thì mực thuỷ ngân dòch
chuyể n lên một khoảng Δh=4 mm. Tín h suất đàn
hồi của dầu mỏ
Giải:
→ K = 1/β
p
= 1,84E+09 N/m
2
1.2. Tính nén ép và tính giản nở vì nhiệt
Hệ số giản nở do nhiệt độ β

t
biểu thị sự thay đổi
tương đối thể tích chất lỏng khi nhiệt độ thay đổi t
0
C.
+ dV là thể tích thay đổi tương ứng với nhiệt độ thay
đổi một trị số dt.
+ Ví dụ: ở nhiệt độ thường, dầu hỏa có β
t
= 0,0006 –
0,008
0
C
-1
; thủy ngân có β
t
= 0,00018
0
C
-1
b. Tính giãn nở vì nhiệt:
10
0
,
1

 C
dt
dV
V

t

1.3. Tính nhớt
 Trong quá trình chuyển động, các lớp chất lỏng
trượt lên nhau, phát sinh ra lực ma sát trong, gây ra
tổn thất năng lượng, khi đó chất lỏng được gọi là có
tính nhớt. Như vậy tính nhớt là tính chất chống lại sự
dịch chuyển.
1.3. Tính nhớt
→ Định luật ma sát nhớt của Newton:
+ μ: kg/(m.s);N /(sm
2
); Pa.s; poise. (1poise = 0,1kg /m.s)
- Độ nhớt động học:
(1stokes (st) = 10
-4
m
2
/s)
- Như vậy lực ma sát nhớt: F
ms
= τ.A
* Chất lỏng Newton chảy tầng:
dn
du

""
);/(,
2
stokessmv



