...GT Qua trinh cong nghe moi truong 1.pdf

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

TS. Nguyễn Thu Huyền

GIÁO TRÌNH

QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG 1
(Đối tượng sử dụng giáo trình: sinh viên Đại học
ngành Công nghệ Kỹ thuật môi trường)

HÀ NỘI, 2013


MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG.........................................................................................................7
DANH MỤC HÌNH ..........................................................................................................8
PHẦN A – THUỶ LỰC CƠ SỞ......................................................................................13
Chương 1. MỞ ĐẦU......................................................................................................13
1.1. NỘI DUNG MÔN HỌC............................................................................................13
1.2.KHÁI NIỆM CHẤT LỎNG TRONG THỦY LỰC.......................................... ........14
1.3.NHỮNG ĐẶC TÍNH CƠBẢN CỦA CHẤT LỎNG ....................................... ........14
1.4.CHẤT LỎNG LÝ TƯỞNG VÀ CHẤT LỎNG THỰC.................................... ........19
1.5 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG ......................................................................... ........20
Chương 2. THỦY TĨNH HỌC.............................................................................. ..........22
2.1 – ÁP SUẤT THỦY TĨNH – ÁP LỰC............................................................... ..........22
2.2. TÍNH CHẤT CƠBẢN CỦA ÁP SUẤT THỦY TĨNH ................................... ..........23
2.3.PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN CƠBẢN CỦA CHẤT LỎNG CÂN BẰNG...... ..........25
2.4.MẶT ĐẲNG ÁP VÀ SỰCÂN BẰNG CỦA CHẤT LỎNG TRỌNG LỰC…............26
2.4.1 Mặt đẳng áp.................................................................................................................26
2.4.1 Chất lỏng trọng lực .....................................................................................................27

2.4.3. Mặt đẳng áp của chất lỏng trọng lực..........................................................................28
2.4.4. Định luật Pascal. ........................................................................................................28
2.4.5. Định luật bình thông nhau. ........................................................................................30
2.4.6. Áp suất tuyệt đối – áp suất dư– áp suất chân không..................................................31
2.4.7. Đồ phân bố áp suất thủy tĩnh. Đồ áp lực. ...................................................................33
2.7.1. Trị số áp lực: ..............................................................................................................34
2.7.2. Vị trí tâm áp lực: .......................................................................................................36
2.7.3 Áp lực chất lỏng lên thành phẳng hình chữnhật có đáy nằm ngang ..........................37
2.8 – ĐỊNH LUẬT ÁCSIMÉT, SỰCÂN BẰNG CỦA VẬT RẮN NGẬP HOÀN
TOÀN VÀ NỔI TRÊN MẶT TỰDO CỦA CHẤT LỎNG ...............................................38
2.8.1. Định luật Ácsimét: .....................................................................................................38


2.8.2. Sự cân bằng của vật rắn ngập hoàn toàn trong chất lỏng: ........................................39
2.8.3. Sự cân bằng của vật rắn nổi trên mặt tựdo của chất lỏng: ........................................40
2.9 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG ...................................................................................41
Chương 3. CƠ SỞ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA CHẤT LỎNG.............................. ...............45
3.1 – CÁC ĐỊNH NGHĨA LIÊN QUAN ĐẾN DÒNG CHẢY VÀ CÁC YẾU TỐ
THỦY LỰC CƠ BẢN CỦA DÒNG CHẢY .......................................................... ..........45
3.1.1 Khái niệm về động lực học chất lỏng ......................................................... ..............45
3.1.2 Phân loại dòng chảy .................................................................................... ..............47
3.1.3. Những yếu tốthủy lực cơbản của dòng chảy: .......................................... ................49
3.3.PHƯƠNG TRÌNH LIÊN TỤC CỦA CHẤT LỎNG CHUYỂN ĐỘNG ỔN ĐỊNH...51
3.4.PHƯƠNG TRÌNH BÉCNULY CỦA DÒNG NGUYÊN TỐ CHẤT LỎNG LÝ
TƯỞNG CHẢY ỔN ĐỊNH ..................................................................................... ..........52
3.5.PHƯƠNG TRÌNH BÉCNULY CỦA DÒNG NGUYÊN TỐ CHẤT LỎNG THỰC CHẢY
ỔN ĐỊNH ........................................................................................ ........ ........ ........ ........54
3.6. Ý NGHĨA NĂNG LƯỢNG VÀ THỦY LỰC CỦA PHƯƠNG TRÌNH BÉCNULY VIẾT
CHO DÒNG NGUYÊN TỐ CHẢY ỔN ĐỊNH........................ ........................................55
3.6.1. Ý nghĩa năng lượng của ba sốhạng trong phương trình Becnuly .............................55

3.6.2. Ý nghĩa thủy lực của ba sốhạng trong phương trình Bécnuly..................................56
3.7 – ĐỘ DỐC THỦY LỰC VÀ ĐỘ DỐC ĐO ÁP CỦA DÒNG NGUYÊN TỐ. ...........57
3.7.1. Độ dốc thủy lực..........................................................................................................57
3.7.2. Định nghĩa độdốc đường đo áp.................................................................................58
3.8 – PHƯƠNG TRÌNH BÉCNULY CỦA TOÀN DÒNG (CÓ KÍCH THƯỚC HỮU HẠN)
CHẤT LỎNG THỰC, CHẢY ỔN ĐỊNH ..........................................................................58
3.8.1. Dòng chảy đổi dần, dòng chảy đều............................................................................58
3.8.2. Phương trình Bécnuly của toàn dòng chảy ổn định ...................................................59
3.9 – ỨNG DỤNG CỦA PHƯƠNG TRÌNH BÉCNULY TRONG VIỆC ĐO LƯU TỐC VÀ
LƯU LƯỢNG.......................................................................................... ................................62
3.9.1 Ống pitô ...................................................................................................... ....................62
3.9.2 Ống ventury ............................................................................................... ....................62
3.10 – PT ĐỘNG LƯỢNG CỦA TOÀN DÒNG CHẢY ỔN ĐỊNH .................. ....................63


3.11 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG ................................................................... .....................65
Chương 4. TỔN THẤT CỘT NƯỚC TRONG DÒNG CHẢY........................ ......................68
4.1 – NHỮNG DẠNG TỔN THẤT CỘT NƯỚC .................................................. .................68
4.2 – PHƯƠNG TRÌNH CƠBẢN CỦA DÒNG CHẤT LỎNG CHẢY ĐỀU ...... ..................68
4.3.HAI TRẠNG THÁI CHUYỂN ĐỘNG CỦA CHẤT LỎNG .............................................71
4.3.1. Thí nghiệm Rây-nôn (Reynolds). .............................................................. ....................71
4.3.2. Tiêu chuẩn phân biệt hai trạng thái chảy ................................................... ....................73
4.3.3. Ảnh hưởng trạng thái chảy đối với quy luật tổn thất cột nước. ................. ....................74
4.4.TRẠNG THÁI CHẢY TẦNG TRONG ỐNG .................................................. ................74
4.4.1. Sựphân bốlưu tốc trong dòng chảy tầng. ................................................. ......................74
4.4.2. Tổn thất dọc đường trong dòng chảy tầng. ................................................ ....................76
4.4.3. Hệsố αtrong ống chảy tầng: ..................................................................... ......................77
4.5.TRẠNG THÁI CHẢY RỐI TRONG ỐNG .......................................................................78
4.5.1. Các lưu tốc trong dòng chảy rối.............................................................. .......................78
4.5.2. Lớp mỏng chảy tầng; các thành nhám và trơn thủy lực............................. ....................80

4.5.3. Đoạn đầu của dòng chảy, Tầng biên giới. ................................................. ....................81
4.6 – CÔNG THỨC TỔNG QUÁT ĐÁCXY TÍNH TỔN THẤT CỘT NƯỚC TRONG DÒNG
CHẢY ĐỀU ................................................................................. .................... .......................82
4.6.1. Công thức tổng quát Đácxy. ...................................................................... ....................82
4.6.2. Hệ số tổn thất dọc đường. .......................................................................... ....................83
4.7 – CÔNG THỨC SEDI. CÔNG THỨC XÁC ĐỊNH NHỮNG HỆSỐ λVÀ C ..................84
4.7.1. Công thức Sedi........................................................................................... ....................84
4.7.2. Những công thức xác định hệsố Đácxy λ. ................................................ .....................85
4.7.3. Những công thức kinh nghiệm xác định hệsốSedi C............................... ......................87
4.8 – TỔN THẤT CỘT NƯỚC CỤC BỘ............................................................... ............... 88
4.8.1. Tổn thất cục bộkhi ống đột ngột mởrộng. Công thức Boóc – Đa............ ......................89
4.8.2. Một sốdạng tổn thất cục bộtrong ống. ..................................................... ......................90
4.9 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG ...................................................................... ....................90
Chương 5. DÒNG CHẢY ỔN ĐỊNH TRONG ỐNG CÓ ÁP............................. ....................95


5.1 DÒNG CHẢY RA KHỎI LỖVÀ VÒI ......................................................... ....................95
5.1.1 Khái niệm chung ........................................................................................ .....................95
5.1.2 – Dòng chảy tựdo, ổn định qua lỗ nhỏ thành mỏng.................................. ....................... 96
5.1.3.Dòng chảy ngập, ổn định qua lỗ thành mỏng. .......................................... .......................100
5.1.4. – Dòng chảy tựdo, ổn định qua lỗ to thành mỏng................................... ........................102
5.1.5. – Dòng chảy nửa ngập, ổn định qua lỗ to thành mỏng. ........................... .......................103
5.1.6. – Dòng chảy không ổn định qua lỗ nhỏ thành mỏng. ............................. ........................106
5.1.7. – Dòng chảy qua vòi. ............................................................................... .......................110
5.2 DÒNG TIA ...................................................................................................... ...................115
5.2.1. Phân loại, tính chất dòng tia.................................................................... .......................115
5.2.2 Dòng tia ngập ............................................................................................ .......................115
5.2.3 Dòng tia không không ngập...................................................................... .......................116
5.2.4 Những đặc tính động lực của dòng tia ...................................................... .......................118
5.3 –DÒNG CHẢY ỔN ĐỊNH TRONG ỐNG CÓ ÁP ...........................................................119

5.3.1 – Khái niệm cơ bản về đường ống, những công thức tính toán cơbản.... .........................119
5.3.2 –Tính toán thuỷ lực cho ống dài ............................................................... .......................122
5.3.3 –Tính toán thuỷ lực về ống ngắn .............................................................. .......................130
5.4 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG ................................................................... .......................133
Chương 6. MÁY BƠM VÀ CÁC THIẾT BỊTHỦY LỰC .............................. .......................135
6.1 MÁY BƠM................................................................................................... .......................135
6.1.1 Phân loại máy bơm .................................................................................. .......................135
6.1.2. Những thông sốlàm việc cơbản của máy bơm .......................................... .....................135
6.1.3. Phạm vi sửdụng của các loại máy bơm .................................................. .......................138
6.1.4. Bơm ly tâm .............................................................................................. .......................139
6.1.5 Bơm hướng trục ......................................................................................... ......................150
6.1.6 Bơm giếng khoan..................................................................................... .........................154
6.1.7 Bơm pittong ............................................................................................. .......................159
6.1.8 Một sốloại máy bơm khác ...................................................................... ........................164


6.2 QUẠT GIÓ, MÁY NÉN KHÍ .................................................................... ........................177
6.2.1. Quạt gió.................................................................................................... .......................177
6.2.2. Máy nén khí ............................................................................................. .......................182
6.2.3 Phạm vi ứng dụng của các loại máy ......................................................... .......................192
6.3. THIẾT BỊCẤP KHÍ EJECTOR..................................................................... ....................192
6.3.1. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của thiết bịcấp khí ejector............... ...........................192
6.3.2. Tính toán thiết kếthiết bịcấp khí ejector .............................................. ...........................194
6.4 MÁY KHUẤY ........................................................................................... ........................202
6.5 MÁY KHUẤY LÀM THOÁNG.............................................................. ..........................207
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. ......................210