Máy thủy khí Giáo trình, bài giảng dành cho sinh viên Đại học, Cao đẳng

TH Y KHÍ VÀ MÁY TH Y KHÍ

ThS ào Minh

L I NÓI

c

U

Th y khí và máy th y khí là m t trong nh ng môn h c c s c a sinh viên
chuyên ngành c khí. Hi n nay, trong nhi u l nh v c vi c ng d ng các lo i máy
th y khí đ

c s d ng r t là r ng rãi và đóng vai trò quan tr ng trong s n xu t.

Chính vì vây, đ giúp sinh viên n m đ

c các nguyên lý ho t đ ng và tính toán các

thông s c a máy th y khí, tôi đã t p h p nhi u tài li u đ biên t p thành bài gi ng
này.

Bài gi ng Th y khí và máy th y khí g m 8 ch

ng, n i dung trình bày v lý

thuy t quy lu t chuy n đ ng c a ch t l ng và ch t khí, nguyên lý làm vi c c a các
lo i máy th y khí, cách tính toán các thông s c a các đ

ng ng.

Tôi hy v ng đây s là tài li u thi t th c cho các b n sinh viên chuyên nghành
Công Ngh K Thu t C Khí t i tr

ng đ i h c Ph m V n

ng h c t p và nghiên

c u môn h c Th y khí và Máy th y khí.

Trong quá trình biên so n, ch c ch n tài li u không tránh kh i có nh ng sai
sót. M i góp ý xin g i v đ a ch email sau: Tôi xin
chân thành c m n.

Biên so n: ÀO MINH

C

Trang 1


TH Y KHÍ VÀ MÁY TH Y KHÍ

ThS ào Minh

Ch

c

ng 1

TH Y T NH

1.1 KHÁI NI M CH T L NG TRONG TH Y L C
Ch t l ng và ch t khí khác nhau

ch m i liên k t c h c gi a các ph n t

trong ch t l ng và ch t khí r t y u nên ch t l ng và ch t khí có tính di đ ng d
ch y. Th hi n

ch ch t l ng và ch t khí không có hình d ng riêng mà l y hình
tr ng thái đ ng yên.Vì v y ch t l ng còn đ

dáng theo bình ch a nó

c là ch t

ch y.
Trong ch t l ng, gi a các ph n t v i nhau có tính dính r t l n, vì tính dính
này mà ch t l ng gi đ

c th tính c a nó dù có thay đ i v nhi t đ và áp l c. Ch t

l ng còn g i là ch t ch y không nén đ
không giãn ra đ

c.

ng th i ch t l ng c ng có tính ch t

c.

T i m t ti p xúc gi a ch t l ng này v i ch t l ng khác, do l c hút đ y gi a
các ph n t sinhh ra s c c ng m t ngoài. Nh có s c c ng m t ngoài, m t th tích
nh c a ch t l ng đ t

ng tr ng l c s có d ng t ng h t. Vì v y ch t l ng đ

tr

c

g i là ch t ch y d ng h t.
Ch t l ng còn đ

c coi nh môi tr

ng liên t c t c là nh ng ph n t ch t

l ng chi m đ y không gian mà không có kho ng tr ng r ng.
Tóm l i ch t l ng là ch t ch y không nén đ
1.2. M T S

TÍNH CH T V T LÝ C

1.2.1.Kh i l

ng riêng:

Là kh i l

c và có tính liên t c.

B N C A CH T L NG

ng c a ch t l ng trên 1 đ n v th tích.
ρ=

M
W

(1.1)

Trong đó:
M - Kh i l

ng ch t l ng có trong th tích W (đ n v Kg)

W - Th tích ch t l ng có kh i l
1.2.2. Tr ng l
Là tr ng l

ng M( đ n v m3)

ng riêng:
ng c a ch t l ng trên 1 đ n v th tích.

Biên so n: ÀO MINH

C

Trang 2


TH Y KHÍ VÀ MÁY TH Y KHÍ

γ=

ThS ào Minh

G
W

c

(1.2)

Trong đó:
G - Tr ng l

ng ch t l ng có trong th tích W(đ n v N)

W - Th tích ch t l ng có tr ng l
Và ta có công th c liên h gi a kh i l

ng G (đ n v m3)
ng và tr ng l

ng :

γ = ρ .g

(1.3)

Trong đó:
g - Gia t c tr ng tr
Tr ng l

ng th

ng l y giá tr là : g = 9,81 (m/s2).

ng riêng c a 1 s lo i ch t l ng đ

B ng 1.1: Tr ng l

c trình bày

b ng 1.1

ng riêng c a m t s lo i ch t l ng

Tên ch t l ng

Tr ng l

ng riêng N/m3

Nhi t đ

N

cc t

9810

4

N

c bi n

10000*10100

4

D uh a

7750*8040

15

X ng máy bay

6380

15

X ng th

6870*7360

15

D u nh t

8730*9030

15

Th y ngân

132890

20

C n công nghi p

7750*7850

15

Diezen

8730*9220

15

ng

1.2.3. Giãn n vì nhi t c a ch t l ng
Bi u th tính giãn n vì nhi t c a chât l ng b ng h s gi n n vì nhi t

t

v i

:
βt =

1 dW
.
W
dt

(1.4)

Ch t l ng có đ c tính không thay đ i th tích khi nhi t đ và áp su t thay
đ i. Nh v y ch t l ng coi nh không nén đ
nhi t đ . Nên giá tr

Biên so n: ÀO MINH

t

c và không giãn ra d

i tác d ng c a

r t nh nên trong tính toán có th b qua.

C

Trang 3


TH Y KHÍ VÀ MÁY TH Y KHÍ

ThS ào Minh

c

1.2.4. S c c ng m t ngoài c a ch t l ng
cân b ng v i s c hút phân t c a ch t l ng t i vùng lân c n m t t do, vì
vùng này s c hút phân t c a ch t l ng không cân b ng nh vùng xa m t t do.
Do đó có khuynh h

ng gi m nh di n tích m t t do và làm cho m t t do có đ

cong nh t đ nh. Do có s c c ng m t ngoài mà gi t n

c có d ng hình c u.

1.2.5. Tính nh t
Khi các l p ch t l ng chuy n đ ng, gi a chúng có s chuy n đ ng t

ng đ i

và n y sinh ra tác d ng lôi đi kéo l i. Hay nói cách khác gi a chúng sinh ra l c ma

sát, t o nên s chuy n bi n m t ph n c n ng c a ch t l ng thành nhi t n ng và
bi n đi. L c ma sát này g i là l c ma sát trong. Tính ch t n y sinh ra l c ma sát
trong gi a các l p ch t l ng chuy n đ ng g i là tính nh t c a ch t l ng. Tính nh t
bi u hi n tính s c dính c a phân t ch t l ng, m i ch t l ng đ u có tính nh t. Bi u
th c tính l c ma sát trong:
T = μ .S .

dv
dy

(1.5)

Trong đó:
T – L c ma sát trong.(N)
S – di n tích ti p xúc gi a 2 l p ch t l ng.(m2)
– h s nh t đ ng l c. (N.s/m2) hay g i là poaz (P) v i
1P=0.1N.s/m2
dv
dy – grandien v n t c theo ph

T công th c 1.5 ta rút ra đ

μ=

ng y vuông góc v i dòng ch y.

c công th c tính h s đ nh t :
T
dv
S.

dy

(1.6)

1.3. L C TÁC D NG LÊN CH T L NG
1.3.1. N i l c
Là t t c nh ng l c tác d ng l n nhau gi a các phân t c a m t th tích ch t
l ng nh t đ nh, nh ng l c đó xu t hi n t ng đôi m t và cân b ng nhau.
1.3.2. Ngo i l c

Biên so n: ÀO MINH

C

Trang 4


TH Y KHÍ VÀ MÁY TH Y KHÍ

ThS ào Minh

c

Là nh ng l c tác d ng l n nhau gi a kh i ch t l ng cho tr

c và nh ng v t

th ti p xúc ho c không ti p xúc v i kh i ch t l ng đó. Tr ng l

ng và l c quán

tính là nh ng ngo i l c, chúng đ

c chia ra làm hai lo i sau đây.

1.3.2.1. L c th tích
ây là l c tác d ng lên t t c các phân t ch t l ng trong kh i ch t l ng đang
xét, l c này t l thu n v i th tích c a v t th , kh i ch t l ng.
1.3.2.2. L c m t
Là l c tác d ng lên m t gi i h n c a kh i ch t l ng ho c lên m t đ t trong
kh i ch t l ng. L c này t l v i di n tích m t ch u l c c a ch t l ng.
1.4. KHÁI NI M V TH Y T NH
Th y t nh h c nghiên c u nh ng v n đ v ch t l ng
t c là tr ng thái không có s chuy n đ ng t
Y u t th y l c c b n c a ch t l ng

tr ng thái cân b ng,

ng đ i gi a các phân t ch t l ng.

tr ng thái cân b ng là áp su t th y t nh.

Ch t l ng có hai tr ng thái t nh: t nh t

ng đ i và t nh tuy t đ i.

Tr ng thái t nh tuy t đ i: là tr ng thái mà các phân t ch t l ng không có s
chuy n đ ng t

ng đ i v i nhau c ng nh không có s chuy n đ ng t

ng đ i v i

qu đ t.
Tr ng thái t nh t
chuy n đ ng t

ng đ i: là tr ng thái mà các phân t ch t l ng không có s

ng đ i v i nhau nh ng có s chuy n đ ng t

1.5. ÁP SU T TH Y T NH – ÁP L C VÀ M T

ng đ i v i qu đ t.

NG ÁP

1.5.1. Áp su t th y t nh và áp l c
1.5.1.1. Áp su t th y t nh
a)

nh ngh a:
Áp su t th y t nh là nh ng ng su t gây ra b i nh ng l c kh i và l c b m t.

Hình 1.1: Bi u di n áp su t th y t nh.

Biên so n: ÀO MINH

C

Trang 5


TH Y KHÍ VÀ MÁY TH Y KHÍ

ThS ào Minh

c

Ta l y m t kh i ch t l ng đ ng cân b ng, n u chia c t kh i b ng m t m t
i kh i đó

ph ng ABCD (hình 1.1) tùy ý và v t b ph n trên, mu n gi cho d
tr ng thái cân b ng nh c ta thay th tác d ng ph n trên lên ph n d
l ct

ng đ

i b ng m t h

ng.

Trên m t ph ng ABCD ta l y m t ti t di n b t kì có ch a đi m O. G i P là
tác d ng c a ph n trên lên ti t di n w, t s :

P
= ptb
w

(1.7)

G i là áp su t th y t nh trung bình. N u ti t di n w vô cùng nh thì áp su t
th y t nh t i m t đi m đ

c g i là áp su t th y t nh. Kí hi u là p đ n v (N/m2 ).

p = limw→0

P
w

(1.8)

b) Tính ch t c b n c a áp su t th y t nh
- Tính ch t 1
Áp su t th y t nh tác d ng th ng góc v i di n tích ch u l c và h

ng vào đó.

Hình 1.2: Áp su t th y t nh.
Áp su t th y t nh t i đi m O trên m t phân chia ABCD đ

c chia làm hai

thành ph n:
Pn - H
-H

ng theo pháp tuy n c a đi m O c a m t ABCD.
ng theo h

ng ti p tuy n t i O.

Do ch t l ng đang xét
ph n Pn không th h
ch ch u đ
h

tr ng thái t nh do v y thành ph n

ng ra ngoài đ

=0, còn thành

c vì ch t l ng không ch ng l i s c kéo mà

c s c nén. V y áp su t p c a đi m O ch có thành ph n pháp tuy n

ng vào trong.

Biên so n: ÀO MINH

C

Trang 6


TH Y KHÍ VÀ MÁY TH Y KHÍ

ThS ào Minh

c

- Tính ch t 2
Áp su t c a m t đi m b t kì trong ch t l ng theo m i ph

ng đ u b ng

nhau
1.5.1.2. Áp l c
L c P tác d ng lên ti t di n w g i là áp l c lên di n tích y.

n v áp l c là

N.
P=p.w
Trong đó:

(1.9)

p : là áp su t th y t nh.
w: là ti t di n ch u l c.

a) Xác đ nh áp l c lên thành ph ng
Xác đ nh áp l c lên thành ph ng ta ph i xác đ nh đ

c 3 giá tr ph

ng,

chi u, đi m đ t c a áp l c. Ta tính áp l c P tác d ng lên di n tích S nh hình v .

Hình 1.3 : Áp l c tác d ng lên thành ph ng
Cách tính nh sau :
- Ta tính dP tác d ng lên dS sau đó tích phân toàn ph n s tính đ
- Ph
-

ng P vuông góc v i S, chi u h

c P.

ng vào m t S.

l n:

∫

∫

P = dP = pdS =
S

S

∫(p
S

0

+ γ .h ).dS = p0 dS + γ .hdS = p0 .S + γ sin α ydS

∫
S

∫

∫

S

S

P = p0 .S + γ sin α . y c .S = ( p0 + γ .hc ).S = pc .S
Trong đó:

Biên so n: ÀO MINH

C

Trang 7


TH Y KHÍ VÀ MÁY TH Y KHÍ

ThS ào Minh

c

hc – đ sâu c a tr ng tâm hình ph ng

Pc – áp su t t i tr ng tâm hình ph ng
- i m đ t c a P, g i D là đi m đ t ta có moomen đ i v i tr c Ox:

∫

∫

∫

∫

PD . y D = ydPD = y .γ .hdS = y .γ . y . sin αdS = γ sin α y 2 dS = γ . sin αJ X
S

S

S

S

V i:

∫

J X = y 2 dS = J 0 + y c2 .S
S

+ J0: Mômen quán tính trung tâm.
+ JX: Mômen quán tính c a S quanh tr c Ox.
Mà

PD . y D = γ .hc .S . y D = λ . y c sin α .S . y D
Ta có đi m đ t c a D:

y D = yc +

J0
y c .S

b) Xác đ nh áp l c lên thành cong
Xét thành cong là hình c u và hình tr , các l c phân t không song song
nhau. Xét tr

ng h p thành cong c a bình ch a có m t m t ti p xúc v i ch t l ng,

còn m kia ti p xúc v i không khí nh hình v sau:

Hình 1.4 : Áp l c tác d ng lên thành cong

Biên so n: ÀO MINH

C

Trang 8


TH Y KHÍ VÀ MÁY TH Y KHÍ

ThS ào Minh

c

Ta xét di n tích dS coi nh ph ng. Ta có áp l c th y t nh tác d ng lên dS
đ sâu đ

c xác đ nh :

dP = γ .h.dS
Theo 3 tr c t a đ có:

∫

∫

∫

∫

Px = dPx = γ .h.dS x =γ .hcx .S x
sx

sx

Py = dPy = γ .h.dS y =γ .hcy .S y
sy

sy

∫

∫

Pz = dPz = γ .h.dS z =γ .V
sz

sz

Sx, Sy- Hình chi u c a S lên m t vuông góc Ox, Oy.
hcx, hcy –

sâu tr ng tâm Sx, Sy.

V – Th tích hình tr có dáy d

i là hình cong S, đáy trên là hình chi u c a S

lên m t thoáng Sz
Ta có áp l c th y t nh tác d ng lên S:

P = Px2 + Py2 + Pz2
Ph

ng c a áp l c th y t nh P l p v i h t a đ Oxyz các góc đ nh h

ng

sau:

i m đ t t i giao đi m c a ph

cos(P , x ) =

Px
P

cos(P , y ) =

Py

cos(P , z ) =

Pz
P

P

ng l c P v i m t cong.

1.5.3. M t đ ng áp
1.5.3.1

nh ngh a

Biên so n: ÀO MINH

C

Trang 9

TH Y KHÍ VÀ MÁY TH Y KHÍ

ThS ào Minh

c

M t đ ng áp là t p h p t t c các đi m có cùng giá tr áp su t nh nhau, áp
su t th y t nh t i m i đi m b t kì, đ u b ng nhau đ

c g i là m t đ ng áp p=const.

1.5.3.2. Tính ch t
- Hai m t đ ng áp khác nhau không th c t nhau.
- L c th tích tác d ng lên m t đ ng áp th ng góc v i m t đ ng áp.
1.6. PH

NG TRÌNH

LE T NH

Xét m t kh i ch t l ng cân b ng trong hình h p v i các c nh dx,dy, dz đ t
trong h t a đ Oxyz , đi m M là tr ng tâm ch u áp su t th y t nh p(x,y,z) nh sau:

Hình 1.5: Ph

ng trình le t nh

Ngo i l c tác d ng lên ch t l ng bao g m:
- L c kh i F t l v i kh i l

ng ch t l ng.

- L c m t là áp l c th y t nh tác d ng lên các m t ch t l ng.
Xét theo ph

ng Ox: L c m t tác d ng bao g m Px, P’x v i giá tr đ

c tính

nh sau:

1 δp ⎞
⎛
1 δp ⎞
⎛
'
Px = ⎜ p + . dx ⎟dy .dz Px = ⎜ p − . dx ⎟dy .dz
,
2 δx ⎠
2 δx ⎠
⎝
⎝
L c kh i theo ph

ng Ox:

Fx = m.a x = ρ .dx.dy .dz .a x
Ph

ng trình cân l c theo ph

ng Ox:

Fx + Px + Px' = 0
Chi u theo ph

Biên so n: ÀO MINH

ng tr c Ox ta có:

C

Trang 10


TH Y KHÍ VÀ MÁY TH Y KHÍ

ThS ào Minh

c

Fx + Px' − Px = 0

ρ .dx.dy .dz .a x −

Hay:

ax −
T

1 δp
=0
ρ δx

ng t cho 2 tr c Oy, Oz ta có:

Ta có ph

T ph

ay −

1 δp
=0
ρ δy

az −

1 δp
=0
ρ δz

ng trình le t nh theo hình chi u:

⎧
⎪a x −
⎪
⎪
⎨a y −
⎪

⎪
⎪a z −
⎩

1 δp
=0
ρ δx
1 δp
=0
ρ δy
1 δp
=0
ρ δz

(1.10)

ng trình 1.9 n u nhân t ng v v i dx,dy,dz r i c ng l i ta s có:

a x .dx + a y .dy + a z .dz =

ây là d ng ph

1 ⎛ δp
δp
δp ⎞
⎜ .dx + .dy + .dz ⎟
ρ ⎜⎝ δx
δy
δz ⎟⎠

a x .dx + a y .dy + a z .dz =

Hay:

1.7. PH

δp
dx.dy .dz = 0
δx

1

ρ

dp

(1.11)

ng trình vi phân cân b ng c a ch t l ng.

NG TRÌNH C

B N C A TH Y T NH H C

1.7.1 Ch t l ng t nh tuy t đ i:
Ta xét kh i ch t l ng
đ

tr ng thái t nh tuy t đ i ch u nh h

ng c a tr ng l c

c đ t trong bình kín, áp su t tác d ng lên ch t l ng là p0:

Biên so n: ÀO MINH

C

Trang 11


TH Y KHÍ VÀ MÁY TH Y KHÍ

ThS ào Minh

c

Hình 1.6: T nh tuy t đ i
Lúc này ch có thành ph n l c kh i theo ph
ax=0, ay=0, az=-g thay vào ph

ng tr ng l c h

ng xu ng nên

ng trình 1.10 ta có:

− g .dz =

1

ρ

dp

Tích phân 2 v :

p

γ
ây là ph

+ z = C = Const

(1.12)

ng trình c b n c a th y t nh h c.

tính áp su t th y t nh t i đi m A ta s d ng ph

p0
T i m t thoáng ch t l ng ta có: γ

pA

T i đi m A ta có:
Thay vào ph

Biên so n: ÀO MINH

γ

ng trình c b n nh sau:

+ z0
+ zA

ng trình 1.11 có:

C

Trang 12


TH Y KHÍ VÀ MÁY TH Y KHÍ

ThS ào Minh

p0

γ

+ z0 =

pA

γ

c

+ zA

p A = p0 + (z0 − z A ).γ
p A = p0 + h.γ
Trong đó:
h - đ sâu tính t m t thoáng ch t l ng đ n đi m đang xét (m).
p0 - áp su t m t thoáng ch t l ng (N/m2).
Ý ngh a c a ph

ng trình th y t nh:

cao hình h c. ( V n ng đ n v )

-z:

p
- γ :

p
- γ

cao đo áp. (Áp n ng đ n v )

+z=H

1.7.2 Ch t l ng t nh t

: C t áp th y t nh. (Th n ng đ n v ).

ng đ i:

1.7.2.1 Bình ch a ch t l ng chuy n đ ng th ng thay đ i đ u:
Hi n t

ng này có trong xe ch d u, n

c sau khi kh i đ ng. Ta xét kh i

ch t l ng ch a trong bình, h t a đ ch n nh hình 1.7.
L c kh i tác d ng lên ch t l ng bao g m :
- Tr ng l c: G = m.g
- L c quán tính: F = −m.a
Chi u l c kh i theo các ph

ng c a h t a đ ta có gia t c theo các ph

ng

nh sau:
ax=0, ay=-a, az=-g thay các giá tr này vào ph

ng trình vi phân cân b ng c a

ch t l ng (1.11) :

a x .dx + a y .dy + a z .dz =

(0 − a.dy − g .dz ).ρ = dp

1

ρ

dp

→ p = − ρ .a.y − ρ .g .z + C

Biên so n: ÀO MINH

C

Trang 13


TH Y KHÍ VÀ MÁY TH Y KHÍ

ThS ào Minh

c

T i y=0, z=0 thì C=pa áp su t t i m t thoáng ch t l ng.
Phân b áp su t t i m i đi m trong ch t l ng có d ng sau:

p = p0 − ρ .a.y − ρ .g .z
Ph

ng trình m t đ ng áp: p=const, dp=0 nên :

a.dy + g .dz = 0 → a.y + g .z = C
V y m t đ ng áp là m t ph ng nghiêng m t góc

tgα = −
Ta có 2 tr

v i:

a
g

ng h p:

⎛

⎞

⎛

⎞

a
- ⎜⎜ − g ⎟⎟ < 0 chuy n đ ng nhanh d n đ u a>0.
⎝
⎠
a
- ⎜⎜ − g ⎟⎟ > 0 chuy n đ ng ch m d n đ u a<0.
⎝
⎠

Hình 1.7: Chuy n đ ng th ng thay đ i đ u
1.7.2.1 Bình ch a ch t l ng chuy n đ ng quay đ u:

Ta xét tr

ng h p ch t l ng ch a trong bình chuy n đ ng quay đ u v i v n

t c góc =const, ch n h t a đ nh hình 1.8:

Biên so n: ÀO MINH

C

Trang 14


TH Y KHÍ VÀ MÁY TH Y KHÍ

ThS ào Minh

c

Hình 1.8: Chuy n đ ng quay đ u.
L c kh i tác d ng lên ch t l ng bao g m 2 thành ph n sau:
2
- L c quán tính : Fqt = m.ω .r

- Tr ng l c: G = m.g
ng c a h t a đ az=-g, ax=m. 2.x,

Gia t c c a l c kh i theo các ph
ay=m. 2.y thay các giá tr này vào ph

ng trình vi phân cân b ng ch t l ng 1.11 ta

có:

a x .dx + a y .dy + a z .dz =

(x.ω

2.

1

ρ

dp

.dx + y .ω 2. .dy − g .dz ).ρ = dp

→ p = ρ.
→ p = ρ.

ω2
2

ω2
2

(x

2

+ y 2 ) − ρ .g .z + C

r 2 − ρ .g .z + C

T i x=0, y=0, z=0 thì C=p0 áp su t t i m t thoáng ch t l ng nên:

p = ρ.

Biên so n: ÀO MINH

C

ω2
2

r 2 − ρ .g .z + p0

Trang 15


TH Y KHÍ VÀ MÁY TH Y KHÍ

ThS ào Minh

c

ng trình m t đ ng áp p=const, nên dp=0 có d ng nh sau:

Ph

ρ.

ω2
2

r 2 − ρ .g .z = 0

ây là m t parabolit tròn xoay quanh tr c Oz..
1.8. CÁC LO I ÁP SU T VÀ

CAO D N XU T C A NÓ

1.8.1.Các lo i áp su t
a) Áp su t tuy t đ i
c kí hi u là p xác đ nh b i công th c c b n:
p=p0 +h.

(1.12)

b) Áp su t d
c kí hi u pd xác đ nh theo công th c:
pd= p - pa

(1.13)

Trong đó:
- p là áp su t tuy t đ i.
- pa là áp su t khí tr i .
N u áp su t t i m t thoáng ch t l ng là áp su t khí quy n thì:

pd = p - pa= ( pa +h. ) - pa = h.

(1.14)

+ pd < 0 khi p < pa
+ pd > 0 khi p> pa
c) Áp su t chân không
c kí hi u là pck. Trong tr

ng h p áp su t d là âm thì hi u s c a áp

su t khí quy n và áp su t tuy t đ i g i là áp su t chân không .
pck= pa- p

(1.15)

Áp su t chân không là tr s áp su t còn thi u đ làm cho áp su t su t tuy t
đ i b ng áp su t khí quy n:
pck= -pd
1.8.2.

(1.16)

cao d n xu t c a các lo i áp su t
Áp su t t i m t đi m có th đo b ng chi u cao c t cao ch t l ng k t đi m

đang xét đ n m t thoáng c a c t ch t l ng đó. Ta có th dùng đ cao c t ch t l ng
đ bi u th các lo i áp su t tuy t đ i, áp su t d và áp su t chân không nh sau:

Biên so n: ÀO MINH

C

Trang 16


TH Y KHÍ VÀ MÁY TH Y KHÍ

ThS ào Minh

c

- h=p/ bi u th cho áp su t tuy t đ i, g i là đ cao đo áp su t tuy t đ i.
- hdu=pdu/ bi u th cho áp su t d , g i là đ cao đo áp d .
- hck=pck/ bi u th cho áp su t chân không, g i là đ cao đo áp su t chân
không.
n v tính là m
Trong công th c trên = 9810 (N/m3) đ i v i n

c, còn áp su t khí tr i pa =

98100 (N/m2) (còn g i là átm tphe k thu t). M t átm tphe k thu t t
v ic tn
ho c c t n

c cao: h=10m. Tr s chân c c đ i đ

ng đ

ng

c l y b ng m t átm tphe k thu t

c cao là 10m.

1.8.3 Các d ng c do áp su t ch t l ng
a) ng đo áp: Là ng có đ

ng kính nh h n 10mm, có 2 lo i:

- Dùng đ đo áp su t d thì đ h 1 đ u ti p xúc v i không khí, đ u còn l i
ti p xúc v i ch t l ng c n đo. Áp su d t i A: pdu= .h
- Dùng đ đo áp su t tuy t đ i thì 1 đ u hút h t không khí, đ u còn l i ti p
xúc v i ch t l ng c n đo. Áp su t tuy t đ i t i B: p= .h’

Hình 1.9: ng đo áp.
b) Áp k th y ngân: Là m t ng hình ch U ch a th y ngân dùng đ đo áp su t d .

Biên so n: ÀO MINH

C

Trang 17


TH Y KHÍ VÀ MÁY TH Y KHÍ

ThS ào Minh

c

Hình 1.10: Áp k th y ngân.
Áp su t d t i A đ

c xác đ nh nh sau: pdu=

TN.h-

.a

c) Chân không k : Là m t ng hình ch U ch a th y ngân dùng đ do áp su t chân
không.

Hình 1.11: Chân không k .
Áp su t chân không t i A đ

c xác nh sau: pck=

TN.h

+ .a

d) Áp k đo chênh áp:

Hình 1.12: Áp k đo chênh áp
Chênh áp gi a hai đi m A,B đ

Biên so n: ÀO MINH

C

c xác đ nh nh sau: pA – pB =(

TN

– ).h

Trang 18


TH Y KHÍ VÀ MÁY TH Y KHÍ

1.9. NGUYÊN T C BÌNH THÔNG NHAU

ThS ào Minh

NH LU T PASCAL VÀ

c

NG

D NG
1.9.1

nh lu t Pascal
nh lu t Pascal đ

l ng

c phát bi u nh sau: “ Trong m t bình kín ch a ch t

tr ng thái t nh, áp su t do ngo i l c tác d ng lên m t thoáng ch t l ng đ

c

truy n nguyên v n t i m i đi m trong ch t l ng”.
Xét m t bình ch t l ng đ y kín b ng 1 piston, áp su t t i m t thoáng ch t
l ng là p0, áp su t t i 2 đi m đ xét 1 và 2 là: p1=p0 + .h1 , p2=p0 + .h2 .
N u ta nén piston b ng m t l c G đ t ng áp su t trên m t thoáng ch t l ng
lên có giá tr m i là: p0’=p0 + Ấp. Thì áp su t t i 2 đi m đang xét s là:
p1’=p0’+ .h1 , p2’=p0’+ .h2 hay p1’=p0 + Ấp + .h1 , p2’=p0 + Ấp + .h2
Rõ ràng áp su t t i 2 đi m đang xét đ u t ng thêm 1 l

ng là Ấp , nh v y áp

su t truy n nguyên v n đ n các đi m trong ch t l ng.

Hình 1.12: Minh h a đ nh lu t Pascal
1.9.2

ng d ng c a đ nh lu t Pascal
Trong k thu t d a trên đ nh lu t Pascal ng

i ta đã ch t o ra các thi t b

nh máy ép th y l c, máy tích n ng, máy t ng áp, kích…

Biên so n: ÀO MINH

C

Trang 19


TH Y KHÍ VÀ MÁY TH Y KHÍ

ThS ào Minh

c

Hình 1.13: Kích th y l c ng d ng đ nh lu t Pascal

Hình 1.14: S đ phân tích l c c a Kích th y l c
L c Q gây ra áp su t p1 t i xylanh nh có đ

ng kính d.Áp su t này truy n

nguyên ven trong ch t l ng t o nên áp l c P2 trong xylanh l n có đ

ng kính d. Ta

có công th c tính áp l c P2:

P2 =
mà áp su t p1 đ

π
4

D 2 . p1

c tính nh sau:

p1 =

π

P1

4
Nên áp l c P2 đ

d2

c tính l i:
2

⎛D⎞
P2 = ⎜⎜ ⎟⎟ P1
⎝d⎠
Rõ ràng áp l c P2 ph thu c vào đ

Biên so n: ÀO MINH

C

ng kính D và d.

Trang 20

TH Y KHÍ VÀ MÁY TH Y KHÍ

ThS ào Minh

c

1.10. VÍ D VÀ BÀI T P
Ví d 1.1.
M t toa tàu t ga, đi v i gia t c đ u, sau 3 phút đ t t i v n t c 30km/h. Hãy
vi t ph

c đ ng trong toa tàu và m c n

ng trình m t t do c a n

c h dâng lên

phía cu i toa tàu.

Hình 1.15: S đ phân tích
Gi i
L c kh i tác d ng lên bình ch a ch t l ng chuy n đ ng v i gia t c a bao
g m:
L c quán tính:

F = -ma

Tr ng l c:

G = mg

Ch n h tr c to đ g n lên bình ch t l ng (hình v ), chi u các thành ph n
l c kh i đ n v lên các tr c to đ :
X = 0; Y = - a; Z = - g
Thay nh ng tr s trên vào ph

ng trình vi phân ch t l ng cân b ng:

dp = (Xdx +Ydy +Zdz)
dp = (-ady – gdz)
Tích phân ph

ng trình vi phân trên:

p = - ay – gz + C

(1)

Xác đ nh h ng s tích phân C t i 0 (x = 0; z = 0) trên b m t ch t l ng: p = p0
.

Thay vào ph

ng trình trên:

p = p0 – (ay+gz)

Biên so n: ÀO MINH

C

Trang 21


TH Y KHÍ VÀ MÁY TH Y KHÍ

Vi t ph

ThS ào Minh

c

ng trình cho m t t do (p = p0)
Xdx + Ydy + Zdz = 0
-ay-gz=0

Hay z =

a
y
g

Ví d 1.2
M t c a van AB có b r ng b = 7m; Tr ng l
chìm trong n

ng G = 3000N đ

c nhúng

c (Hình v ). C a van quay quanh kh p b n l t i B và t a lên t

ph ng t i A. Hãy xác đ nh m c n

ng

c h đ c a van s b t đ u m ?

Hình 1.16: óng m c a van
Gi i:
Xác đ nh áp l c n

c tác d ng lên van AB:

+ T phía bên ph i:
F1 = γhC1ω = 9810.8.70 = 5493N

i m đ t:
y D1 = yC +

j0
y cω

=8+

7.10 3 . sin 53 ,93 0
= 8 ,833m
12.8.70

+ T phía trái:

Biên so n: ÀO MINH

C

Trang 22


TH Y KHÍ VÀ MÁY TH Y KHÍ

ThS ào Minh

c

F2 = γhC 2ω = 9810.hC 2 .70 = 686700hC 2

i m đ t:
y D 2 = yC 2

j 0 . sin 53,93 0
6,67
+
= hC 2 +
y C 2 .ω
hC 2

L y mômen các l c tác d ng lên van đ i v i đi m B:
⎛

6,67 ⎞
⎟⎟ − F1 (5 − 0,833) − G (5 cos 53,930 )
= 0 = F2 ⎜⎜ 5 −
h
C2 ⎠
⎝
⎛
6,67 ⎞
⎟⎟ − 5493600(5 − 0,833) − 3000(5 cos 53,930 )
= 686700hC 2 ⎜⎜ 5 −
hC 2 ⎠
⎝

∑M

B

Gi i ra ta có: hC2 = 8,412m
h = hC2 - 4 = 4,41 m
V im cn

c h = 4,41m thì c a van b t đ u m .

Bài t p 1.1
Xác đ nh l c Q đ nâng t m ch n nghiêng m t góc a, quay quanh tr c
O (Hình v ). Chi u r ng t m ch n b = 1,50 m, kho ng cách t m t n
= 600, H = 1,50 m. B qua tr ng l

O, a = 20 cm. Góc

c đ n tr c

ng t m ch n và ma sát

trên b n l c a tr c O.

Hình 1.17: óng m t m ch n
Bài t p 1.2.
Xác đ nh áp l c thu t nh và ph
tr n m ngang (đ
n

ng c a nó tác d ng lên m t đ p n

c hình

ng kính D = 1m, chi u dài l = 3m) ch n ngang m t kênh d n

c có ti t di n hình ch nh t (chi u sâu H = 1m; chi u r ng B = 3m).

Biên so n: ÀO MINH

C

Trang 23


TH Y KHÍ VÀ MÁY TH Y KHÍ

ThS ào Minh

c

Bài t p 1.3.
Xác đ nh áp su t d

t i A (tính b ng Pascals). Nó l n h n hay nh h n

áp su t khí quy n?

Hình 1.18: D ng cu đo áp su t
CÂU H I ÔN T P
1. Trình bày đ c tính c a ch t l ng th y l c ?
2. Trình bày áp su t th y t nh và m t đ ng áp?
3. Trình bày các lo i áp su t và đ cao d n su t c a chúng?
4. Nêu các ng d ng trong th c t c a đ nh lu t Pascal?

Biên so n: ÀO MINH

C

Trang 24


TH Y KHÍ VÀ MÁY TH Y KHÍ

ThS ào Minh

Ch
TH Y

2.1 NH NG KHÁI NI M C

c

ng 2
NG H C

B N V TH Y

NG

2.1.1. M c đích nghiên c u
Th y đ ng h c nghiên c u nh ng quy lu t chung v chuy n đ ng c a ch t
l ng mà không xét đ n các l c tác d ng lên ch t l ng. Nhi m v c a th y đ ng h c
là xác đ nh m i liên h gi a nh ng tr s c b n đ c tr ng cho chuy n đ ng nh v n
t c dòng ch y, đ sâu, áp su t th y đ ng sinh ra trong ch t l ng chuy n đ ng.
2.1.2. Phân lo i chuy n đ ng
C n c vào tính ch t ch y phân chuy n đ ng làm 2 tr

ng h p : Chuy n

đ ng d ng và chuy n đ ng không d ng.
2.1.2.1. Chuy n đ ng d ng
Có các y u t chuy n đ ng không bi n đ i theo th i gian.
V n t c u = u(x,y,z); p = p(x,y,z); h = h(x,y,z) …..
Trong chuy n đ ng d ng đ

c chia ra:

Ch y đ u: V n t c c a dòng ch y là không đ i.

Ch y không đ u: V n t c c a dòng ch y thay đ i
2.1.2.2. Chuy n đ ng không d ng
Có các y u t chuy n đ ng bi n đ i theo th i gian.
V n t c u=u(x,y,z); p=p(x,y,z); h=h(x,y,z) …..
Theo đi u ki n và nguyên nhân ch y ng

i ta phân ra ch y có áp và ch y

không áp.
Ch y có áp: Là ch y trong ng kín hay trong h th ng th y l c kín. Ch y có
áp là do s chênh l ch v áp su t theo chi u dòng ch y.
Ch y không áp: Là dòng ch y có m t t do ti p xúc v i khí quy n do đó áp
su t trên m t dòng ch y b ng áp su t khí quy n. Nguyên nhân c a ch y không áp là
do tác d ng c a tr ng l c.
2.2 M T S

NH NGH A VÀ

C TR NG CHUY N

NG C A DÒNG

CH Y
2.2.1. Khái ni m dòng ch y

Biên so n: ÀO MINH

C

Trang 25