Thí nghiệm mạch lưu chất

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
BỘ MÔN MÁY- THIẾT BỊ
……

BÁO CÁO THỰC HÀNH

QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ
BÀI 1: MẠCH LƯU CHẤT-C6 MKΙΙ

Tháng 3 năm 2015.

GVHD:

TRƯƠNG VĂN MINH

SVTH:

VÕ THÁI QUÝ

MSSV:

12013961

LỚP:

DHHO8A

NHÓM:

2

HỌC KỲ:

2

TỔ:

5

NĂM HỌC: 2014-2015


Mục lục

2


Danh mục bảng biểu

3


Danh mục đồ thị

4


BÀI 1: MẠCH LƯU CHẤT
1.1.Mục đích thí nghiệm.
•

Tìm hiểu về các dạng tổn thất áp suất xảy ra trong ống dẫn khi dòng chất lỏng không
nén được chảy qua các ống, các loại khớp nối, van hay các thiết bị đo dùng trong
mạng ống.

•

Xác định mối quan hệ giữa tổn thất áp suất theo tổn thất ma sát và vận tốc của nước
chảy bên trong ống trơn và so sánh với tổn thất áp suất được xác định bằng phương
trình tính tổn thất ma sát trong ống.

•

Xác định tổn thất cục bộ trong hệ thống đường ống của mô hình thí nghiệm.

•

Xác định mối quan hệ giữa hệ số ma sát và chuẩn số reynolds đối với nước chảy
trong ống nhám.

•

Ứng dụng việc đo độ chênh áp trong việc đo lưu lượng và vận tốc của nước trong ống
dẫn.

1.2. Thực nghiệm.
1.2.1. Thí nghiệm 1: xác định tổn thất ma sát với thành ống.
1.2.1.1. Xử lý số liệu:
bảng 1.1. Tổn thất ma sát của chất lỏng với thành ống

Stt
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5

ống khảo
sát

7
φ=17mm

8
ɸ=21mm

Vận tốc
dòng
chảy(m/s)

Re

Hệ số ma
sát

Tổn thất áp
suất (thực tế)
(mH2O)

Tổn thất áp suất (lý
thuyết) (mH2O)

0.1467
0.367
0.586
0.8
1.026
0.144
0.24
0.335
0.433
0.528

2488.9
6226.5
9942
13572.8
17407.12
3017.95
5029.92
7020.93
9074.814
11065.824

0.0448

0.0352
0.0308
0.0283
0.0266
0.042688
0.03752
0.034
0.0316
0.030

0.34
0.35
0.36
0.37
0.38
0.005
0.01
0.02
0.03
0.04

0.003468
0.01726
0.039147
0.067497
0.104324
0.002578
0.006303
0.011298
0.017702

0.025048

5


Stt

ống khảo
sát

Vận tốc
dòng
chảy(m/s)

Re

Hệ số ma
sát

6

Tổn thất áp suất
(thực tế) (mH2O)

Tổn thất áp suất
(lý thuyết) (mH2O)


1
2

3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5

0.087
0.145
0.203
0.262
0.32
0.1163
0.175
0.232
0.292
0.35
0.087
0.145
0.203
0.262
0.32

9
φ=27mm

10
φ=27mm

11
φ=27mm
(ống
nhám)

2344.302
3907.17
5470
7059.852
8622.72
3133.82
4715.55
6251.472
7868.232
9431.1
2344.302
3907.17
5470
7059.852
8622.72

0.045471
0.040019
0.0366

0.034
0.032
0.042288
0.0382
0.0352
0.0329
0.03128
0.045471
0.040019
0.0366
0.034
0.032

0.002
0.005
0.008
0.012
0.017
0.001
0.003
0.005
0.006
0.008
0.003
0.01
0.023
0.036
0.061

0.00078

0.001906
0.003434
0.005367
0.007616
0.00027
0.000552
0.000904
0.001352
0.001856
0.00078
0.001906
0.003434
0.005367
0.007616

1.2.1.2: Đồ thị.

hình 1.1. Đồ thị biểu diễn tổn thất áp suất theo vận tốc của ống 7.

7


hình 1.2. Đồ thị biểu diễn tổn thất áp suất theo vận tốc của các ống 8,9,10,11.

8


hình 1.3. Đồ thị quan hệ giữa logh theo logw của ống 7

hình 1.4. Đồ thị quan hệ giữa logh và logw của các ống 8, 9,10, 11.

9


hình 1.5. 1.2.2 Thí nghiệm 2: Xác định trở lực cục bộ.
hình 1.6. 1.2.2.1 Xử lý số liệu.
bảng 1.2. Trở lực cục bộ
hình 1.8.
Vị trí
k
hình 1.9.
hình 1.7. h
Lưu
s
ả
lượn
o
g(m3
s
/s)
á
t
hình 1.14.
1

hình 1.16.
0.00005

hình 1.23.
hình 1.21.

0.00008
2
33
hình 1.15.
hình 1.30.
hình 1.28.
Van
0.00011
3
1
6
2
hình 1.35.
hình 1.37.
4
0.00015
hình 1.42.
5

hình 1.44.
0.00018
3

hình 1.49.
1

hình 1.51.
0.00005

hình 1.58.

hình 1.56.
0.00008
2
33
hình 1.50.
hình 1.65.
hình 1.63.
Van
0.00011
3
2
6
0
hình 1.70.
hình 1.72.
4
0.00015
hình 1.77.
5

hình 1.79.
0.00018
3

hình 1.85.
hình 1.84.
hình 1.86.
Đột
1
0.00005

t
hình 1.91.h
hình 1.93.
u
2
0.00008
3
33

hình 1.10.
Vận tốc
dòng
chảy(
m/s)

hình 1.11.
Áp suất
động(
mH2
O)

hình 1.12.Tổn
thất áp suất
(thực tế)
(mH2O)

hình 1.17.
0.08737
2
hình 1.24.

0.14556
2
hình 1.31.
0.20270
3
hình 1.38.
0.26211
6
hình 1.45.
0.31978
2
hình 1.52.
0.08737
2
hình 1.59.
0.14556
2
hình 1.66.
0.20270
3
hình 1.73.
0.26211
6
hình 1.80.
0.31978
2
hình 1.87.
0.22039
5
hình 1.94.

0.36717
9

hình 1.18.
0.00038
9

hình 1.19.0.001

hình 1.25.
0.00108

hình 1.26.0.003

hình 1.32.
0.00209
4
hình 1.39.
0.00350
2
hình 1.46.
0.00521
2
hình 1.53.
0.00038
9
hình 1.60.
0.00108
hình 1.67.
0.00209

4
hình 1.74.
0.00350
2
hình 1.81.
0.00521
2
hình 1.88.
0.00247
6
hình 1.95.
0.00687
2
10

hình 1.33.0.006
hình 1.40.0.008
hình 1.47.0.012
hình 1.54.0.002
hình 1.61.0.005
hình 1.68.0.007
hình 1.75.0.01
hình 1.82.0.013
hình 1.89.0.027
hình 1.96.0.07

hình 1.13.
Hệ số
trở
lực

cục
bộ
hình 1.20.
2.5701
2
hình 1.27.
2.7779
51
hình 1.34.
2.8650
27
hình 1.41.
2.2845
51
hình 1.48.
2.3023
56
hình 1.55.
5.1402
4
hình 1.62.
4.6299
19
hình 1.69.
3.3425
31
hình 1.76.
2.8556
89
hình 1.83.

2.4942
19
hình 1.90.
10.905
81
hình 1.97.
10.186
9


hình 1.98.
3

hình 1.100.
0.00011
6

hình 1.105.
4

hình 1.107.
0.00015

hình 1.112.
5

hình 1.114.
0.00018
3

hình 1.119.
1

hình 1.121.
0.00005

hình 1.128.
hình 1.126.
0.00008
2
hình 1.120.
33
Đột
hình 1.135.
hình 1.133.
m
0.00011
3
ở
6
1
6
hình 1.140.
hình 1.142.
4
0.00015
hình 1.147.
5

hình 1.149.

0.00018
3

hình 1.154.
1

hình 1.156.
0.00005

hình 1.163.
hình 1.161.
0.00008
2
33
hình 1.155.
Nối
hình 1.170.
hình 1.168.
T
0.00011
3
1
6
3
hình 1.175.
hình 1.177.
4
0.00015
hình 1.184.
0.00018

3
hình 1.189.
hình 1.190.hình 1.191.
s
Vị trí
Lưu
k
lượn
h
g(m3/
ả
s)
o
s
á
t
hình 1.196.
hình 1.197.hình 1.198.
1
Co
0.00005
9
0
hình 1.203.
hình 1.205.

hình 1.182.
5

hình 1.101.

0.51131
7
hình 1.108.
0.66118
6
hình 1.115.
0.80664
7
hình 1.122.
0.22039
5
hình 1.129.
0.36717
9
hình 1.136.
0.51131
7
hình 1.143.
0.66118
6
hình 1.150.
0.80664
7
hình 1.157.
0.08737
2
hình 1.164.
0.14556
2
hình 1.171.

0.20270
3
hình 1.178.
0.26211
6
hình 1.185.
0.31978
2
hình 1.192.
Vận tốc
dòng
chảy(
m/s)

hình 1.102.
0.01332
5
hình 1.109.
0.02228
2
hình 1.116.
0.03316
4
hình 1.123.
0.00247
6
hình 1.130.
0.00687
2
hình 1.137.

0.01332
5
hình 1.144.
0.02228
2
hình 1.151.
0.03316
4
hình 1.158.
0.00038
9
hình 1.165.
0.00108
hình 1.172.
0.00209
4
hình 1.179.
0.00350
2
hình 1.186.
0.00521
2
hình 1.193.
Áp suất
động(
mH2
O)

hình 1.199.
0.08737

2
hình 1.206.

hình 1.200.
0.00038
9
hình 1.207.
11

hình 1.103.
.11

0

hình 1.110.
.195

0

hình 1.117.
.29

0

hình 1.124.
.005

0

hình 1.131.

.015

0

hình 1.138.
.025

0

hình 1.145.
.045

0

hình 1.152.
.065

0

hình 1.159.
.062

0

hình 1.166.
.063

0

hình 1.173.

.069

0

hình 1.180.
.07

0

hình 1.187.
.075

0

hình 1.194.
Tổn thất áp suất
(thực tế)
(mH2O)

hình 1.104.
8.2548
79
hình 1.111.
8.7515
73
hình 1.118.
8.7443
96
hình 1.125.
2.0195

94
hình 1.132.
2.1829
07
hình 1.139.
1.8761
09
hình 1.146.
2.0195
94
hình 1.153.
1.9599
51
hình 1.160.
159.34
74
hình 1.167.
58.336
98
hình 1.174.
32.947
8
hình 1.181.
19.989
82
hình 1.188.
14.389
72
hình 1.195.
Hệ số

trở
lực
cục
bộ

hình 1.201.
0.002

hình 1.202.
5.14024

hình 1.208.

hình 1.209.


2
hình 1.210.
3

0.00008
33
hình 1.212.
0.000116

hình 1.217.
4

hình 1.219.
0.00015

hình 1.224.
5

hình 1.226.
0.00018
3

hình 1.231.

0.14556
2
hình 1.213.
0.20270
3
hình 1.220.
0.26211
6
hình 1.227.
0.31978
2

0.00108
hình 1.214.
0.00209
4
hình 1.221.
0.00350
2
hình 1.228.

0.00521
2

0.007
hình 1.215.
0.012
hình 1.222.
0.02
hình 1.229.
0.028

6.48188
6
hình 1.216.
5.73005
3
hình 1.223.
5.71137
7
hình 1.230.
5.37216
4

1.2.2.2. Đồ thị.

hình 1.232.
hình 1.233.
hình 1.234.
hình 1.235.

Đồ thị mối quan hệ giữa ξ và lưu lượng của van 12 và 20.

hình 1.236.

12


hình 1.237.
hình 1.238.
hình 1.239.

Đồ thị mối quan hệ giữa ξ và lưu lượng của đột thu và đột mở.
hình 1.240.
hình 1.241.
hình 1.242.

hình 1.243.

Đồ thị mối quan hệ giữa ξ và lưu lượng của nối T13.

13


hình 1.244.
hình 1.245.
hình 1.246.

Đồ thị mối quan hệ giữa ξ và lưu lượng của Co 900.

14

1.2.3. Thí nghiệm 3: Đo lưu lượng dựa vào sự chênh áp.
1.2.3.1 Xử lý số liệu.
bảng 1.3. Đo lưu lượng dòng chảy bằng màng chắn, ống ventury và ống pitot
Stt
1
2
3
4
5

Lưu lượng (thực tế) (m3/s)
0.00005
0.0000833
0.000116
0.00015
0.000183

Lưu lượng tính toán theo (m3/s)
Màng chắn
Ventury
0.0000848
0.000059
0.000156
0.0001
0.000224
0.000136
0.000276
0.000164

0.000335
0.0002

Pitot
0.0000895
0.000167
0.000228
0.000245
0.000316

1.2.3.2 Đồ thị.

hình 1.247.

Đồ thị quan hệ giữa lưu lượng dòng chảy theo tổn thất áp suất của
Màng chắn, ống ventury và ống Pitot.

15


1.3. Nhận xét và bàn luận.
1.3.1 Thí nghiệm 1: Xác định tổn thất ma sát của chất lỏng với thành ống.
Thí nghiệm 1 ta xác định tổn thất ma sát của chất lỏng trong 5 ống( 4 ống trơn và 1 ống
nhám có đường kính và chiều dài khác nhau). Từ kết quả thí nghiệm ta thấy với các ống có
kích thước khác nhau thì trở lực ma sát khác nhau. 2 ống có cùng chiều dài thì ống có
đường kính càng lớn thì trở lực ma sát càng bé. Còn 2 ống có cùng chiều dài và đường kính
thì ống nhám có trở lực ma sát lớn hơn ống trơn.
Đi theo chiều tăng của lưu lượng dòng chảy thì tổn thất do ma sát tăng lên.
Từ bảng 1.1 ta thấy tổn thất áp suất lý thuyết nhỏ hơn nhiều so với tổn thất áp suất thực tế.
điều này là do tổn thất áp suất phụ thuộc vào nhiều yếu tố. trong khi tính theo lý thì điều kiện

là lý tưởng còn trong thực tế phụ thuộc vào các yếu tố như: độ nhớt của chất lỏng, nhiệt độ
của môi trường, khối lượng riêng của chất lỏng (nước không tinh khiết chứa nhiều cặn bẩn,
kim loại nặng,…), sai số trong thí nghiệm, vận tốc của dòng chảy, chiều dài ống, đường kính
ống, độ nhám tương đối của ống,…
Từ đồ thị ta thấy khi vận tốc dòng chảy tăng thì tổn thất ma sát tăng, nên ta có thể dự đoán
rằng vận tốc càng tăng thì tổn thát ma sát cũng tăng theo.
1.3.2 Thí nghiệm 2: Xác định trở lực cục bộ.
Từ bảng 1.2 ta thấy ứng với cùng một lưu lượng giống nhau thì các bộ phận nối có hệ số trở
lực cục bộ ξ khác nhau. So sánh ta thấy ξ của nối T13 là lớn nhất và lớn hơn rất nhiều so với
các nối khác, còn đột mở 16 có ξ là nhỏ nhất. Điều này là phù hợp với các nối khác nhau, độ
thay đổi chiều chuyển động của các nối. Như vậy với mỗi nối khác nhau thì có ξ khác nhau.
Khi lưu lượng tăng thì hệ số trở lực cục bộ giảm.
1.3.3. Thí nghiệm 3: Xác định lưu lượng dòng chảy qua ống bằng màng chắn, ventury,
và ống pitot.
Từ bảng 1.3 ta thấy lưu lượng tính toán được và lưu lượng thực tế khác nhau không nhiều.
Màng chắn và ống ventury có cấu tạo khác nhau. Màng chắn thay đổi kích thước ống đột
ngột hơn ống ventury.
Công thức áp dụng đối với màng chắn và ống ventury là:

Đối với màng chắn lấy C=0.62 còn với ống ventury C=0.98.
16


Đối với ống pitot: Độ chênh lệch giữa lưu lượng tính toán và lưu lượng thực tế là khá lớn so
với màng chắn và ống ventury. Từ đó cho thấy để đo lưu lượng của dòng chảy thì sử dụng
màng chắn và ống ventury là chính xác hơn ống pitot.

17

Tài liệu tham khảo
[1]. Trường đại học công nghiệp tp.Hồ Chí Minh-khoa công nghệ hóa học-Hướng dẫn thực
hành quá trình và thiết bị- Nhà xuất bản lao động-2012.
[2]. Trường đại học công nghiệp tp.Hồ Chí Minh – khoa máy – thiết bị hóa học – các quá
trình thiết bị cơ học – 2011.

18


Phụ lục
+ Đối với thí nghiệm 1: tổn thất ma sát.

L.ω 2
hms = λ
D.2 g
Công thức sử dụng:

Re =

ρ .ω .dtd
µ

Dtd là đường kính tương đương, m
µ: là độ nhớt động lực học. ở đây lấy µ= 1*10^-3 kg/m.s.
ρ: là khối lượng riêng của nước, ρ=998kg/m3.
λ: là hệ số ma sát.
L: chiều dài ống ,m.
Chiều dài các ống 7, 8, 9,11 là 1.2m. còn ống 10 là 0.25m.
Re: chuẩn số Renolds.
+ Khi Re 2300 chế độ chảy dòng hay chảy tầng => =

+ Khi 2300 < Re 4000 chế độ chảy quá độ => =
+ Khi 4000 < Re < 100000 chế độ chảy xoáy ống dẫn => =
+ Khi Re 100000 chuyển động xoáy trong ống nhám =>
Để tính tổn thất áp suất lý thuyết ta tính chuẩn số Renold, sau đó suy ra chế độ dòng chảy,
từ đó tính được λ. Có λ và vận tốc dòng chảy ta tính được tổn thất áp suất lý thuyết.
Ví dụ:

Re =2488.29 →chế độ chảy quá độ, nên:

(mH2O)
•

Đối với trở lực cục bộ:

Công thức sử dụng: m
19


ξ là hệ số trở lực cục bộ.
áp suất động:
biết hcb và áp suất động ta có thể suy ra ξ.
•

Đối với màng chắn, ống ventury ta có công thức tính lưu lượng:

Với: A là diện tích ống, có d=24mm=0.024m.
A1 là diện tích lỗ, màng chắn có d=20mm=0.02m, ống ventury có d=14mm=0.014m.
C là hiệu số hiệu chỉnh, màng chắn C=0.62, ventury C=0.98.
•

Đối với ống pitot có công thức tính lưu lượng:

(m3/s)

20