Thí nghiệm khảo sát sự chảy của nước ở phòng thí nghiệm

I. Mục đích thí nghiệm:
Khảo sát sự chảy của nước ở phòng thí nghiệm trong một hệ thống ống dẫn có
đường kính khác nhau và có chưa lưu lượng kế màng chắn. Venturi. cùng các bộ
phận nối ống như cút. van chữ T nhằm xác định
• Thí nghiệm 1: hệ số lưu lượng kế C theo hệ số chảy ( Re)
• Thí nghiệm 2: hệ số ma sát f theo chế độ chảy (Re) cho ống A. B. C. D.
II. Phương pháp thí nghiệm:
• Thí nghiệm 1: cho dòng chảy lưu chất qua thiết bị có gắn lưu lượng kế
màng chắn và Venturi. Đọc tổn thất cột áp tương ứng với từng lưu lượng
dòng chảy và từng lưu lượng kế.
• Thí nghiệm 2: cho dòng chảy lưu chất qua lần lượt ống A. B. C. D với
lưu lượng dòng chảy khác nhau rồi đi qua màng chắn và Venturi. Từ đó
đọc tổn thất cột áp của màng chắn và Venturi.
III. Lý thuyết thí nghiệm:
1. Lưu lượng kế màng chắn và Venturi:
- Nguyên tắc của hai dụng cụ này là đo lưu lượng dựa trên cơ sở của sự
chênh lệch áp suất do có sự giảm tiết diện đột ngột của dòng lưu chất.
- Hai dụng cụ này có cấu tạo như sau:
v
v
2
2
1
1
Ống venturi
1
1
2
2
v
v

Màng chắn
- Vận tốc trung bình được tính từ công thức:
)1(
2.
4
β
−
∆
=
gP
CV
o C : hệ số của màng chắn và Venturi. phụ thuộc vào chế độ chảy
( Re)
o
P∆
: độ giảm áp suất qua màng chắn hay Venturi. N/m
2
o
1
2
d
d
=
β
: tỉ số giữa đường kính cổ Venturi hay đường kính lỗ màng
chắn trên đường kính ống
 Lưu lượng qua màng chắn hay Venturi sẽ như sau:
Q= V
2
A

2
=V
1
A
1
2. Tổn thất năng lượng do sự chảy của ống dẫn:
- Khi lưu chất chảy trong ống. có sự mất mát năng lượng do ma sát ở
thành ống. Xét trường hợp ống tròn và nằm ngang:
- Phương trình Becnoulli tại 2 mặt cắt 1-1 và 2-2 giới hạn đoạn ống cho
ta
(−ΔP)
ρg
+
Δ(α V
2
)
2g
+ΔZ+H
ƒ
= 0
Vì
Δ(α V
2
)
2 g
= 0 và ΔZ = 0
❑
⇒
H
ƒ

=
(−ΔP)
ρg
H
f
: thủy đầu tổn thất ma sát trong ống. m.
Tổn thất năng lượng này lien hệ với thừa số ma sát bằng phương trình
Darceyweisbach:
H
f
f
Lv
gD
=
2
2
Trong đó:
L: chiều dài ống. m
D: đường kính ống. m
f: hệ số ma sát. vô thứ nguyên ( phụ thuộc vào chế độ dòng chảy):
 Nếu chế độ chảy tầng ( Re< 2320) thì
f =
64
Re
 Nếu chế độ là chảy rối ( Re> 2320) thì
f F
D
= (Re, )
ε
. f có thể được tra

từ đồ thị Moody hay từ một số công thức thực nghiệm ( hệ số ma
sát phụ thuộc vào Re và độ nhám tương đối
D
ε
)
IV. Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm:
- Một hệ thống gồm các ống dẫn và van có kích thước khác nhau. lắp đặt
như trong tài liệu hướng dẫn
- Bơm
- Đồng hồ đo
- Bình chứa
- Venture
- Màng
- Số liệu kích thước bốn ống dẫn bằng inox:
Loại ống Đường kính ngoài (mm) Đường kính trong (mm)
A 34 29
B 26.5 22
C 21.5 17
D 16.5 13.5
-
V. Kết quả thí nghiệm:
1. Thí nghiệm 1
Lần
Thí
Nghiệm
Độ
Mở
Van 7
W
( l )

Thời
gian
(s)
Q
(l/s)
ΔPm/ρg
(cmH2O)
ΔPv/ρg
(cmH2O)
Re Cm Cv
1
¼ 1.5 15 0.1 36 20 3183098 2.916 3.91
½ 4 13 0.307 37.8 19.7 9772113 8.74 12.1
¾ 3.5 10 0.35 37.2 16.8 11140846 10.04 14.94
HT 7.5 8 0.937 36.5 17.9 29825636 27.1 38.76
2
¼ 6 13 0.46 37 19 14642254 13.2 18.47
½ 6.3 16 0.394 34 19.8 12541409 11.8 15.5
¾ 8 11 0.73 36.4 19.8 23236621 21.17 28.7
HT 10 8 1.25 34 20.1 39788735 37.5 48.8
3 ¼ 8 11 0.73 33.8 21.9 23236621 21.97 27.3
½ 8.5 8 1.06 34.7 18.5 33740847 31.5 43.13
¾ 10 12 0.83 33.6 19.7 26419720 25.06 32.73
HT 10 12 0.83 34 24.9 26419720 24.91 29.11
Bảng giá trị trung bình cho 3 lần thí nghiệm:
Độ ΔPm/ρg ΔPv/ρg Re Cm Cv
Mở (cmH2O) (cmH2O)
Va
n 7

¼
35.6 20.3
1368732
4
12.6953
3 16.56
½
35.5 19.33333
1868479
0
17.3466
7
23.5766
7
¾
35.73333 18.76667
2026572
9
18.7566
7
25.4566
7
HT
34.83333 20.96667
3201136
4 29.83667 38.89
2. Thí nghiệm 2:
a. Đối với ống A ( d=0.029m)
Lần
Thí

Nghiệm
Độ
Mở
Van 4
Q
(l/s)
ΔPm/ρg
(cmH2O)
ΔPv/ρg
(cmH2O)

V
(cm/s)

f
Re
1
¼ 0.71 0 0 1075 0 31172416
½ 0.542 7 1 820.56 2.34x10
-6
23796408
¾ 0.384 24 1 581.36 0.0113 16859447
HT 0.365 29 1.5 552.59 0.0203 16025256
2
¼ 0.175 17.5 1 264.94 0.0255 7683342
½ 0.476 12.5 3 720.6 6.7x10
-3
20898690
¾ 0.277 30 3 419.36 0.0276 12161632
HT 0.26 33 3.5 393.63 0.0324 14415251

3
¼ 0.45 10 3 681.28 5.67x10
-3
19757165
½ 0.737 19 1.8 1115.78 6.58x10
-3
32357846
¾ 0.57 26 4 863 0.01165 25022742
HT 0.587 30 3 888.69 0.013 25772124
Ta có bảng giá trị trung bình:
Độ


Mở ΔPm/ρg ΔPv/ρg V f Re
Va
n 4
(cmH2O
)
(cmH2O
)
(cm/s)
¼
9.166667 1.333333 673.74 0.01039
1953764
1
½
12.83333 1.933333
885.646
7
0.00442

7
2568431
5
¾
26.66667 2.666667 621.24 0.01685
1801460
7
HT
30.66667 2.666667
611.636
7 0.0219
1873754
4
b. Đối với ống B ( d=0.022m)
Lần
Thí
Nghiệm
Độ
Mở
Van 3
Q
(l/s)
ΔPm/ρg
(cmH2O)
ΔPv/ρg
(cmH2O)

V
(cm/s)

f
Re
1
¼ 0.215 1 0 565.6 5.18x10
-4
12443022
½ 0.33 6.5 1 868.1 0.022 19098593
¾ 0.2 18 0 526.13 0.01 11574904
HT 0.227 25.5 1 597.16 0.0125 13137517
2
¼ 0.185 14 0 486.67 8.438x10
-3
10706787
½ 0.201 9 0 528.76 0.005 11632779
¾ 0.218 25 1 573.483 0.0127 12616646