CHẾ ĐỘ KHÔNG ỔN ĐỊNH CỦA LƯU CHẤTTHIẾT KẾ CHỊU GIÓ VÀ ĐỘNG ĐẤT

CHẾ ĐỘ KHÔNG ỔN ĐỊNH CỦA LƯU
CHẤT-THIẾT KẾ CHỊU GIÓ VÀ ĐỘNG
ĐẤT


DÒNG CHẢY LƯU CHẤT MẤT ỔN
ĐỊNH


Giới thiệu chế độ không ổn định của lưu chất

• Chế độ không ổn định là thay đổi đột ngột vận tốc và áp suất dòng chảy
• Thay đổi này gây ra lực và quá áp làm hỏng đường ống và hệ thống đỡ ống
• Nhận biết chế độ chảy không ổn định khi nghe được tiếng ồn, khi nhận thấy ống bị dịch chuyển, đôi khi
ống nảy khỏi bệ đỡ và biến dạng, ống bị rò rỉ hoặc gãy vỡ

• Ống gãy vỡ do:
Quá áp lớn và đột ngột
Lực uốn hoặc kéo quá mức do mất cân bằng áp suất trong ống


Giới thiệu chế độ không ổn định của lưu chất


Giới thiệu chế độ không ổn định của lưu chất

• Nguyên nhân 1: ống chứa lưu chất lỏng bị thay đổi vận tốc dẫn đến thay đổi áp suất gây ra lực tác động.
• Nguyên nhân 2: ống chứa lưu chất lỏng và hơi của nó, khi bọt khí bị vỡ do giảm nhiệt độ hoặc tăng áp
suất gây ra hiện tượng va đập thủy lực. Kích thước bọt khí càng lớn thì dòng chảy càng mất ổn định

• Nguyên nhân 3: ống chứa lưu chất lỏng và khí gây biến động về áp suất

• Nguyên nhân 4: ống chứa lưu chất khí khi bị thải ra ngoài qua khe hẹp đột ngột


Lưu chất chất lỏng một pha
Dòng chảy nguyên khối và dòng chảy lan truyền


Lưu chất chất lỏng một pha
Dòng chảy nguyên khối và dòng chảy lan truyền


Lưu chất chất lỏng một pha
Dòng chảy nguyên khối và dòng chảy lan truyền:
(a)Xét dòng chảy ổn định có áp suất P từ bồn chứa qua ống và qua van
(b)Khi van đóng, vận tốc tại đó = 0 gây biến đổi áp suất (+∆ P) và gây ra dòng chuyển động sóng áp suất theo
hướng ngược lại với vận tốc âm thanh
(c)Toàn bộ ống có áp suất (P+∆ P) và đi vào bồn chứa, áp suất giảm xuống giá trị P
(d)Dòng sóng áp suất khi giảm áp suất chuyển động quay lại van


Lưu chất chất lỏng một pha
Dòng chảy nguyên khối và dòng chảy lan truyền:
(f)Khi sóng áp suất này đến van, toàn bộ ống có áp suất P, tại van bị giảm áp suất xuống còn (P-∆ P) và dòng
sóng áp suất này chuyển động ngược lại về bồn chứa
Thời gian để song áp suất đi từ van đến bồn chứa và quay lại:


Lưu chất chất lỏng một pha

• Nếu tD là thời gian xảy ra biến đổi áp suất và tD>>tP (van đóng rất chậm) thì dòng chảy khi đó gọi là dòng

chảy nguyên khối và thay đổi áp suất nhỏ

• Nếu tD

Lưu chất chất lỏng một pha

• Vận tốc âm thanh trong lưu chất:


Lưu chất chất lỏng một pha

• Vận tốc âm thanh trong lưu chất:


Lưu chất chất lỏng một pha
Thay đổi áp suất trong dòng chảy nguyên khối


Lưu chất chất lỏng một pha
Lực moment khi đóng van từ từ và tuyến tính:


Lưu chất chất lỏng một pha
Độ tăng áp suất khi đóng van từ từ trong thời gian T:


Lưu chất chất lỏng một pha
Độ giảm áp suất khi mở van từ từ trong thời gian T:

Lưu chất chất lỏng một pha
Va đập thủy lực:
Nếu thời gian tD≤tP hiện tượng va đập thủy lực xảy ra (dòng chảy lan truyền), độ tăng áp suất tính bởi


Lưu chất chất lỏng một pha
Va đập thủy lực:
Độ giảm áp suất khi mở van tính bởi:


Lưu chất chất lỏng một pha
Va đập thủy lực:
Tác hại của hiện tượng va đập thủy lực

• Bộ phận nối, van, mối nối giãn nở, ống không chịu nổi độ tăng áp suất và sẽ bị vỡ
• Khi có thay đổi phương hướng hoặc diện tích mặt cắt ngang, tải trọng dọc trục (AdP) bị mất cân bằng,
ống bị di chuyển và uốn có thể gây gãy bộ phận treo và dẫn hướng ống, biến dạng dẻo, hoặc vỡ ống


Lưu chất chất lỏng một pha
Hiện tượng mất cân bằng với
ống có hai co 90o
Do khác biệt áp suất, xuất hiện
sự mất cân bằng lực
Lực động tác dụng lên ống


Lưu chất chất lỏng một pha
Đường đặc tính của van

Lưu chất chất lỏng một pha
Chuyển từ một pha thành hai pha
Khi độ tăng áp suất lớn hơn so với áp suất ban đầu, áp suất trong ống sẽ giảm đến mức có thể xảy ra hiện
tượng hóa hơi chất lỏng

Có xảy ra hóa hơi


Lưu chất chất lỏng một pha
Chuyển từ một pha thành hai pha
Vận tốc âm thanh trong hỗn hợp lỏng-hơi tính bởi


Lưu chất chất lỏng một pha
Tốc độ làm đầy bơm
Nếu tốc độ làm đầy bơm cho bởi:


Lưu chất chất lỏng một pha
Tốc độ làm đầy bơm
Vị trí chất lỏng trong ống tại thời điểm t tính bởi

Gây ra lực tác động lên co của ống: