Các quá trình thủy lực, Nhiều tác giả, PDF, 141 trang, 2 MB
NỘI DUNG:
Bài 10. NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN CỦA THỦY LỰC HỌC ....................... 5 A. TĨNH LỰC HỌC CHẤT LỎNG ..................................................................... 5 10.1. NHỮNG TÍNH CHẤT VẬT LÍ CỦA CHẤT LỎNG .................................... 5 10.2. PHƢƠNG TRÌNH CƠ BẢN CỦA TĨNH LỰC HỌC CHẤT LỎNG ........... 8 B. ĐỘNG LỰC HỌC CỦA CHẤT LỎNG ........................................................ 13 10.3. NHỮNG KHÁI NIỆM .............................................................................. 13 10.4. PHƢƠNG TRÌNH DÒNG LIÊN TỤC ..................................................... 18 10.5. PHƢƠNG TRÌNH BERNULLI ................................................................ 19 10.7. TRỞ LỰC TRONG ỐNG DẪN CHẤT LỎNG ........................................ 23 10.8. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP ........................................................................... 25 10.9. THỰC HÀNH ......................................................................................... 31 Bài 11. VẬN CHUYỂN CHẤT LỎNG .............................................................. 32 11.1. CÁC THÔNG SỐ ĐẶC TRƢNG CỦA BƠM .......................................... 32 11.2. BƠM THỂ TÍCH ..................................................................................... 36 11.3. BƠM LY TÂM ........................................................................................ 43 11.4. CÁC LOẠI BƠM KHÁC ......................................................................... 51 11.5. SO SÁNH VÀ CHỌN BƠM .................................................................... 52 11.6. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP ........................................................................... 53 11.7. THỰC HÀNH ......................................................................................... 57 Bài 12. VẬN CHUYỂN VÀ KHÍ NÉN .............................................................. 60 12.1. MÁY NÉN PITTÔNG ............................................................................ 62 12.2. MÁY NÉN VÀ THỔI KHÍ KIỂU RÔTO ................................................... 68 12.3. QUẠT ..................................................................................................... 70 Bài 13. PHÂN RIÊNG BẰNG PHƢƠNG PHÁP LẮNG ................................... 72 13.1. LẮNG TRONG TRƢỜNG TRỌNG LỰC ............................................... 72 13.2. THIẾT BỊ LẮNG ..................................................................................... 76 13.3. LẮNG TRONG TRƢỜNG LỰC LY TÂM ............................................... 80 13.4. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP ........................................................................... 87 Bài 14. PHÂN RIÊNG BẰNG PHƢƠNG PHÁP LỌC ..................................... 95 14.1. PHƢƠNG TRÌNH LỌC .......................................................................... 96 14.2. THIẾT BỊ LỌC ........................................................................................ 98 14.3. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP ......................................................................... 100 14.4. THỰC HÀNH ....................................................................................... 103 Bài 15. KHUẤY TRỘN CHẤT LỎNG ............................................................ 105 15.1. KHUẤY TRỘN BẰNG CƠ KHÍ ............................................................ 105 15.2. CẤU TẠO CÁNH KHUẤY .................................................................... 108 15.3. KHUẤY BẰNG KHÍ NÉN...................................................................... 111 15.4. CÂU HỎI .............................................................................................. 113 15.5. THỰC HÀNH ....................................................................................... 113 Bài 16. ĐẬP – NGHIỀN – SÀNG VẬT RẮN ................................................. 114 16.1. ĐẬP NGHIỀN ...................................................................................... 114 16.2. PHÂN LOẠI VẬT LIỆU ......................................................................... 129 16.3. THỰC HÀNH ....................................................................................... 136 16.4. CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM.................................................................... 137 THUẬT NGỮ CHUYÊN MÔN ....................................................................... 140 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 141 2 GIỚI THIỆU VỀ MÔ ĐUN Vị trí, ý nghĩa, vai trò mô đun Trang bị cho sinh viên về các cơ sở các quá trình và thiết bị thủy lực nhƣ bơm, quạt, máy nén, phân riêng hệ không đồng nhất. Ngoài ra còn đề cập đến kiến thức về cơ học vật liệu rời nhƣ đập, nghiền sàng và vận chuyển vật liệu rời trong ngành công nghệ hoá học và thực phẩm Mục tiêu của mô đun Học xong môđun này, học sinh cần phải: - Giải thích đƣợc tất cả các quá trình và các thiết bị trong công nghệ hóa học, nhất là các thiết bị trong hóa dầu. - Vận hành đƣợc các thiết bị thông dụng. - Tính toán cân bằng vật chất, cân bằng nhiệt lƣợng các quá trình. - Tính toán các thông số cơ bản của thiết bị.trong chƣơng trình dạy nghề. Mục tiêu thực hiện của mô đun Khi hoàn thành môđun này, học sinh có khả năng: - Mô tả lý thuyết về quá trình thuỷ lực, cơ học. Nguyên lý hoạt động của các thiết bị. - Tính toán cân bằng vật chất (CBVC), cân bằng nhiệt lƣợng (CBNL) trong một số thiết bị phản ứng - Tính toán kích thƣớc thiết bị - Sử dụng các thiết bị trong phòng thí nghiệm (PTN), đặc biệt là thiết bị hóa dầu. - Thực hiện các thí nghiệm trong PTN. Nội dung chính/các bài của mô đun Vai trò của các quá trình trong công nghệ hóa học Các quá trình thuỷ lực. Các quá trình nhiệt. Tính toán CBVC, CBNL. Tính kích thƣớc thiết bị. Môđun gồm 7 bài: BàI 10. Những kiến thức cơ bản của thủy lực học 3 BàI 11. Vận chuyển chất lỏng BàI 12. Vận chuyển chất khí BàI 13. Phân riêng hệ khí không đồng nhất BàI 14. Phân riêng hệ lỏng không đồng nhất BàI 15. Khuấy trộn BàI 16. Đập-nghiền-sàng vật liệu rắn 4 Bài 10 NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ THỦY LỰC HỌC Mã số: QTTB10 Giới thiệu Trong các quá trình sản xuất hóa học, vật liệu đƣợc chế biến dạng lỏng hoặc hơi (khí). Các quá trình vận chuyển, quá trình khuấy trộn, lắng, lọc, ly tâm đều liên quan đến chuyển động dòng và tuân theo các định luật thủy lực học. Mục tiêu thực hiện Học xong bài này học sinh có khả năng: - Mô tả phƣơng trình cơ bản tĩnh lực học. - Viết đƣợc phƣơng trình cân bằng thủy tĩnh. - Viết đƣợc phƣơng trình chuyển động của chất lỏng. - Tính đƣợc trở lực trong ống dẫn. A. TĨNH LỰC HỌC CHẤT LỎNG Nghiên cứu các định luật cân bằng của chất lỏng và tác động của nó lên các vật thể rắn ở trạng thái đứng yên khi tiếp xúc với nó. Khi nghiên cứu các quá trình thủy lực, ngƣời ta dùng khái niệm chất lỏng lý tƣởng là chất lỏng hoàn toàn không chịu nén ép, không có lực ma sát nội giữa các phân tử chất lỏng. 10.1. NHỮNG TÍNH CHẤT VẬT LÍ CỦA CHẤT LỎNG 10.1.1. Khối lƣợng riêng Là khối lƣợng của 1 đơn vị thể tích lƣu chất Vm v V 10.1.2. Thể tích riêng Là thể tích của lƣu chất trong một đơn vị khối lƣợng. v=1/ , kg/m3 (10.1) Trong đó: -khối lƣợng riêng lƣu chất, kg/m3 (hệ SI) m – khối lƣợng lƣu chất trong thể tích 0 lim , m3/kg (10.2) 5 10.1.3. Trọng lƣợng riêng Là trọng lƣợng của một đơn vị thể tích P mg VV. g , N/m3 (10.3) Trong đó: P – Trọng lƣợng của lƣu chất, N V – Thể tích lƣu chất, m3 g- Gia tốc trọng trƣờng, m/s2 m-Khối lƣợng của lƣu chất. 10.1.4. Tỷ trọng Là tỷ số giữa trọng lƣợng riêng chất lỏng so với trọng lƣợng riêng của nƣớc. Trọng lƣợng riêng kí hiệu d. d γ chaát loûn g γnöôùcρ chaátloûn g g ρ nöôùc g nöôùc ρ ρchaátloûn g (10.4) 10.1.5. Khối lƣợng riêng khí lý tƣởng Là khối lƣợng của một đơn vị thể tích khối khí. Phƣơng trình trạng thái pV=nRT hay m VpM RT , kg/m3 (10.5) Trong đó: p – áp suất khối không khí tác động lên thành bình,at R-hằng số, phụ thuộc vào chất khí (R=0.082 l.at/mol.độ) V-Thể tích khối khí, l 10.1.6. Các loại áp suất Áp suất là đại lƣợng vật lí biểu thị lực tác dụng lên một đơn vị diện tích. Nếu lực tác dụng đƣợc phân bố đều trên diện tích bề mặt thì áp suất đƣợc tính theo công thức: p S F, N/m2 (10.6) Trong đó: S – lực tác dụng, N; F – diện tích bề mặt chịu lực, m2 6 Trong kỹ thuật ngƣời ta thƣờng phân biệt các loại áp suất sau: Áp suất khí quyển: bằng 0 nếu tính theo áp suất dƣ hoặc áp suất chân không, bằng 1at nếu tính theo áp suất tuyệt đối. Áp suất dư: là áp suất so với áp suất áp suất khí quyển và có trị số lớn hơn áp suất khí quyển Áp suất chân không: là áp suất so với áp suất khí quyển và có trị số nhỏ hơn áp suất khí quyển. Áp suất tuyệt đối: là áp lực toàn phần tác động lên bề mặt chịu lực. Áp suất tuyệt đối luôn có giá trị bằng 0 Quan hệ giữa các loại áp suất đƣợc biểu diễn nhƣ hình 1.1. Cần lƣu ý rằng, áp suất chân không và áp suất dƣ so với áp suất khí quyển và lúc này áp suất khí quyển qui ƣớc bằng 0 Pdö Pkq = suaát 0 (theo dö) aùp Pkq chaân = 0 khoâng) (theo aùp Pck Ptñ Psuaát kq = tuyeät 1 (theo ñoái) aùp Psuaát kq = tuyeät 1 (theo ñoái) aùp Ptñ Ptñ = 0 Ptñ = 0 Bieåu dieãn aùp suaát dö Bieåu dieãn aùp suaát chaân khoâng Hình 10.1: Quan hệ giữa các loại áp suất Đơn vị của áp suất theo hệ SI là N/m2. Ngoài ra còn có một số loại áp suất khác: mmHg, mH2O,at, kG/cm2, Pa, bar, Psi. Quan hệ giữa các đơn vị này nhƣ sau: 1atm (átmospher vật lí)=760 mmHg=10,33 mH2O=1,033 kG/cm2 1at (átmospher kỹ thuật) =735,5mmHg =10mH2O =10kG/cm2 =14,22Psi 1bar=9,81.104 N/m2 =9,81.104Pa Ví dụ: Áp kế bên trong một thiết bị chỉ áp suất là 12at. Tính áp suất tuyệt đối 7 theo đơn vị (at), (N/m2). Giải Áp kế chỉ áp suất dƣ vậy áp suất tuyệt đối bên trong thiết bị là: p=pa + pdƣ=12+1=13at=13*9.81*104 N/m2 10.2. PHƢƠNG TRÌNH CƠ BẢN CỦA TĨNH LỰC HỌC CHẤT LỎNG Khi nghiên cứu tĩnh lực học của chất lỏng, ngƣời ta coi chất lỏng ở trạng thái yên tĩnh tƣơng đối nghĩa là khối chất lỏng trong một không gian có giới hạn cùng chuyển động với bình chứa nó, còn các phần tử trong khối thì không có chuyển động tƣơng đối với nhau. 10.2.1. Áp suất thủy tĩnh Khối chất lỏng ở trạng thái tĩnh chịu hai lực tác dụng: lực khối lƣợng và lực bề mặt. Khi =const thì lực khối lƣợng tỷ lệ thuận với thể tích khối chất lỏng và tác dụng lên mọi phần tử của thể tích khối chất lỏng đó. Lực tác dụng lên bề mặt khối chất lỏng gọi là lực bề mặt. Xét một nguyên tố bề mặt F trong chất lỏng, thì bề mặt nguyên tố đó sẽ chịu một áp lực của cột chất lỏng chứa nó là P theo phƣơng pháp tuyến. Khi đó áp suất thủy tĩnh sẽ là: limp t Δ P Δ 0F ΔF(10.7) Áp suất thủy tĩnh có đặc điểm: Tác dụng theo phƣơng pháp tuyến và hƣớng vào trong chất lỏng. Vì nếu theo phƣơng bất kì và có lực kéo ra phía ngoài thì sẽ làm chất lỏng chuyển động, trái với điều kiện cân bằng tĩnh của chất lỏng. Tại một điểm bất kì trong chất lỏng có giá trị bằng nhau theo mọi phƣơng. Là hàm số của tọa độ p=(x, y, z) nên tại những điểm khác nhau trong chất lỏng thì có giá trị khác nhau. Ngoài ra áp suất thủy tĩnh còn phụ thuộc vào những tính chất vật lý của chất lỏng nhƣ khối lƣợng riêng và gia tốc trọng trƣờng 10.2.2. Phƣơng trình cơ bản của tĩnh lực học chất lỏng z p ρ gconst (10.8) Phƣơng trình (10.8) đƣợc gọi là phƣơng trình cơ bản của tĩnh lực học chất lỏng. Nó đƣợc dùng để xác định áp suất thủy tĩnh trong khối chất lỏng tại 8 những điểm khác nhau và chỉ rõ trong khối chất lỏng đồng nhất ở trạng thái tĩnh thì mọi điểm cùng nằm trên mặt phẳng nằm ngang đều có cùng một áp suất thủy tĩnh. Trong phƣơng trình (10.8): - Đại lƣợng z đặc trƣng chiều cao hình học tại điểm đang xét so với mặt chuẩn và có đơn vị là m. - p/ g đặc trƣng chiều cao áp suất thủy tĩnh tại điểm đang xét hay chiều cao pezomét: Chiều cao pezomét là chiều cao của cột chất lỏng có khả năng tạo ra một áp suất bằng với áp suất tại điểm đang xét. Xét điểm A trong bình kín chứa nƣớc có áp suất trên bề mặt pB>pA. Ống kín đầu đƣợc hút chân không nên p0=0. Chiều cao cột nƣớc trong ống ha đƣợc gọi là chiều cao pezomét ứng với áp suất tuyệt đối vì lúc này đang so với áp suất chân không tuyệt đối p0=0: pA= gha Còn ống hở đầu có áp suất là pa (áp suất khí quyển) nên chiều cao của cột nƣớc là là chiều cao pezomét ứng với áp suất dƣ tại điểm A vì lúc này đang so với áp suất khí quyển: pdƣ=pA – pa= ghdƣ Nhƣ vậy, hiệu số chiều cao pezomét ứng với áp suất tuyệt đối và áp suất dƣ chính bằng chiều cao ứng với áp suất khí quyển tức là Pa/ Hình 10.2: Chiều cao cột áp thủy tĩnh Tóm lại tổng chiều cao hình học và chiều cao pezomét h ứng với áp suất tuyệt đối ở mọi điểm bất kì trong chất lỏng là một hằng số. Do đó, tất cả các ống pezomét hở đầu (áp suất khí quyển) đều có cùng chung mức chất lỏng. Mức chất lỏng trong ống kín đầu (chân không tuyệt đối) cùng nằm trên một g 10mH2O 9 g mặt phẳng. Hai mức chất lỏng này chênh nhau một đoạn tƣơng ứng Pa/ Để hiểu rõ hơn phƣơng trình (10.8) ta có thể liên xem hình 10.3. Một khối chất lỏng có khối lƣợng riêng đứng yên trong bình chứa. Viết phƣơng trình (10.8) cho 2 điểm bất kì A, B trong khối chất lỏng ta đƣợc: PA A ZA B ZB g ZA + PA g Maët chuaån Z = 0 Hình 10.3: Biểu diễn phƣơng trình (10.8) zA + pA/ g Khi đi từ A đến B thì zA tăng, zB giảm nhƣng pA/ g tăng nên tổng của hai đại lƣợng này là không thay đổi. 10.2.3. Ứng dụng của phƣơng trình cơ bản tĩnh lực học chất lỏng a. Định luật Pascal Trong chất lỏng không bị nén ép ở trạng thái tĩnh nếu ta tăng áp suất p0 tại z0 lên một giá trị nào đó, thì áp suất p ở mọi vị trí khác nhau trong chất lỏng cũng tăng lên một giá trị nhƣ vậy. Ví dụ: xét máy ép thủy lực nhƣ hình 10.4. Dùng bơm 1 có tiết diện xilanh f1 tạo 1 lực S1, chất lỏng trong bơm chịu áp lực P1 bằng: p 1 S 1 f1(10.9) Theo định luật pascal, áp lực p1 truyền qua chất lỏng sang pittông 3 của máy ép có tiết diện f2 và tạo ra ở đó một lực G2 bằng: S2=p2.f2 hay p2=S2/f2 (10.10) Nhƣ vậy, p1=p2 tức S 2 f 2 f1S 1 g ZB + PB g=zB + pB/ g PB g giảm và pB/ (10.11) 10 Qua (10.11) ta thấy tỷ lệ f2/f1 càng lớn thì lực S2 càng lớn. Điều này có nghĩa là nếu tiết diện f2 lớn hơn f1 bao nhiêu lần thì lực S2 cũng lớn hơn S1 bấy nhiêu lần. Hình 10.4: Máy ép thủy lực b. Sự cân bằng của chất lỏng trong bình thông nhau Hình 10.5. Bình thông nhau Trƣờng hợp 1: một chất lỏng thông nhau ở hai bình kín có mức chênh lệch mặt thoáng của chất lỏng trong các bình tỷ lệ thuận với mức chênh lệch áp suất trong các bình đó Ở bình A: p1=p01 + gz1 Ở bình B: p2=p02 + gz2 Theo định luật cơ bản của tĩnh lực học chất lỏng thì p1=p2 tức là 11 gzz 1 pp 01 2 g02 p (10.12) Trƣờng hợp 2: Nếu áp suất trên 2 bề mặt chất lỏng bằng nhau thì z1=z2 nhƣ vậy mức chất lỏng trong các bình nằm trên cùng mặt phẳng. Trƣờng hợp 3: trƣờng hợp một bình kín có áp suất p01 > pa là áp suất khí quyển, còn bình kín để hở có áp suất p02=pa thì độ chênh lệch chiều cao mức chất lỏng trong hai bình bằng chiều cao pêzomét ứng với áp suất dƣ. c. Áp lực của chất lỏng lên đáy bình và thành bình Áp suất trên thành bình thay đổi theo chiều sâu của chất lỏng chứa trong bình và đƣợc tính theo công thức: (xem hình 10.6) pA=p0 + ghA (10.13) Trong đó po là áp suất tác dụng từ bên ngoài vào mặt thoáng chất lỏng. P0 A Hình 10.6: Áp suất thủy tĩnh tại điểm A Do đó, lực tác dụng lên thành và đáy bình không phụ thuộc vào hình dáng và thể tích của bình mà chỉ phụ thuộc vào độ sâu của mực chất lỏng trong bình và diện tích tác dụng. S=p.F=(p0 + hA gh)F (10.14) Trong đó F là diện tích thành hoặc đáy bình chịu tác dụng của áp lực. Từ công thức (10.14) ta thấy, áp lực chung của chất lỏng tác dụng lên thành bình đƣợc hợp bởi 2 lực: - Lực do áp suất bên ngoài p0 truyền vào chất lỏng đến mọi điểm trong bình với trị số nhƣ nhau - Lực do áp suất của cột chất lỏng hay áp suất dƣ gh gây ra thì thay đổi theo chiều cao thành bình, càng sâu trị số càng lớn. 12 B. ĐỘNG LỰC HỌC CỦA CHẤT LỎNG Động lực học của chất lỏng có nhiệm vụ chủ yếu là nghiên cứu các qui luật về chuyển động của chất lỏng, mà trƣớc hết là nghiên cứu các đại lƣợng đặc trƣng cơ bản cho chuyển động của chất lỏng nhƣ vận tốc của dòng và áp suất trong dòng. Từ đó đƣa ra những ứng dụng của chúng trong sản xuất thực tế. 10.3. NHỮNG KHÁI NIỆM 10.3.1. Lƣu lƣợng và vận tốc chuyển động của chất lỏng Lƣu lƣợng là lƣợng lƣu chất chuyển động qua một tiết diện ngang của ống dẫn trong một đơn vị thời gian. Có hai loại lƣu lƣợng: lƣu lƣợng thể tích và lƣu lƣợng khối lƣợng Lƣu lƣợng thể tích: Q=F.w, m3/s (đơn vị trong hệ SI) (10.15) Trong đó: F – tiết diện ngang của ống, m2. Nếu ống có tiết diện hình tròn thì tiết diện đƣợc tính theo công thức: 4 RF 2 D 2 (10.16) w– vận tốc của dòng lƣu chất chuyển động trong ống, m/s Từ công thức (10.15) và (10.16) ta có công thức tính vận tốc của dòng lƣu chất chuyển động trong ống có tiết diện hình tròn: w 4V D2 ,m/s (10.17) Lƣu ý: Công thức (10.17) chỉ được tính khi dòng lưu chất đã choán đầy hết ống dẫn. Tốc độ của các phần tử chất lỏng trên tiết diện ngang của ống thì khác nhau. Ở tâm ống tốc độ lớn nhất wmax, càng gần thành tốc độ giảm dần và ở sát thành ống tốc độ bằng không do ma sát. Hình 10.7: Phân bố vận tốc trong ống bán kính r0 13 Khi tính toán ngƣời ta lấy vận tốc trung bình. Có thể xem gần đúng vận tốc trung bình có giá trị: 4 max 2 2 w Q w D -khối lƣợng riêng của lƣu chất, kg/m3 10.3.2. Độ nhớt và các yếu tố ảnh hƣởng lên độ nhớt a. Độ nhớt Hình 10.8: Lực ma sát nội Khi chất lỏng thực chuyển động sẽ xảy ra quá trình trƣợt giữa các lớp chất lỏng vì có lực ma sát nội. Lực ma sát này gây ra sức cản của chất lỏng đối với chuyển động tƣơng đối của các phần tử chất lỏng. Tính chất này của chất lỏng đƣợc gọi là độ nhớt. Xét chuyển động của hai lớp chất lỏng nhƣ hình 1.8, lớp A chuyển động với vận tốc v, lớp B chuyển động với vận tốc v + dv. Hai lớp chuyển động song song nhau, vận tốc tƣơng đối của lớp sau so với lớp trƣớc là dv, khoảng cách giữa hai lớp là dn. Theo định nghĩa của Newton về lực ma sát bên trong của chất lỏng theo chiều dọc thì - Tỷ lệ thuận với gradien vận tốc dw/dn - Tỷ lệ thuận với bề mặt tiếp xúc giữa hai lớp - Không phụ thuộc vào áp suất mà chỉ phụ thuộc vào tính chất vật lí của chất lỏng do đó phụ thuộc vào nhiệt độ. dndw F Sms (10.18) Lƣu lƣợng khối lƣợng: Gm= .F.w, kg/s Trong đó: .Q= , N (10.19) 14 -hệ số tỉ lệ, phụ thuộc vào tính chất của chất lỏng, gọi là độ nhớt động lực Sms Fdw dn, Ns/m2 (10.20) Độ nhớt động lực đƣợc tính bằng lực có giá trị là 1 N làm chuyển động hai lớp chất lỏng có diện tích tiếp xúc là 1 m2 cách nhau 1 m với vận tốc 1 m/s Ngoài ra đơn vị của độ nhớt động lực còn đƣợc tính theo: kg/m.s, P (poazơ), cP (centipoazơ). Chúng có mối quan hệ nhƣ sau: 1 Ns/m2=1 kg/ms=10 P=1000 cP Nếu lập tỷ số giữa độ nhớt động lực học và khối lƣợng riêng của chất lỏng ta đƣợc giá trị gọi là độ nhớt động học, kí hiệu , m2/s (10.21) 1 St (stoke)=1 cm2/s. b. Ảnh hƣởng của nhiệt độ và áp suất đến độ nhớt Vì độ nhớt phụ thuộc vào lực ma sát giữa các phân tử của chất lỏng khi chuyển động nên phụ thuộc vào cấu tạo và sự phân bố giữa các phân tử. Do đó sự thay đổi nhiệt độ và áp suất có ảnh hƣởng trực tiếp đến độ nhớt. Trong đó: Sms – lực ma sát bên trong chất lỏng, N F – diện tích mặt tiếp xúc giữa các lớp chất lỏng, m2 dw/dn – gradien vận tốc Hình 10.9: Sự ảnh hƣởng của nhiệt độ đến độ nhớt = / 15 Qua hình 1.9 ta thấy, khi nhiệt độ tăng thì: - Với chất lỏng thì độ nhớt giảm - Với chất khí thì độ nhớt tăng lên Sự thay đổi áp suất chỉ ảnh hƣởng đến độ nhớt trong phạm vi áp lực cao. Trong phạm vi áp lực nhỏ ảnh hƣởng không đáng kể. Nhƣ dầu biến thế ở 200C có độ nhớt ở áp suất 3400at gấp 6500 ở áp suất 1at. Nhƣng ở áp suất 100at thì nó chỉ tăng lên 10% so với áp suất 1at. Do đó ở áp suất thấp có thể xem độ nhớt không phụ thuộc vào áp suất Đối với hỗn hợp lỏng nhiều cấu tử thì độ nhớt đƣợc tính theo công thức: lg i (10.22) với mi là phần trăm cấu tử i trong hỗn hợp 10.3.3. Chế độ chuyển động của chất lỏng Thí nghiệm Reynolds Để nghiên cứu chế độ chuyển động của dòng lƣu chất, Reynolds tiến hành thí nghiệm nhƣ hình 1.10. Bằng cách điều chỉnh van 1, vận tốc lƣu chất trong ống thủy tinh sẽ thay đổi và Reynolds nhận thấy, khi vận tốc nhỏ, dòng mực chuyển động trong ống thủy tinh nhƣ một sợi chỉ xuyên suốt trong ống. Tiếp tục tăng vận tốc tới một lúc nào đó, dòng mực bắt đầu gợn sóng. Nếu tiếp tục tăng vận tốc lƣu chất thì dòng mực hòa trộn hoàn toàn trong nƣớc, nghĩa là không còn nhìn thấy dòng mực nữa. Nöôùc vaøo Bình chöùa möïc maøu Nhieät keá Chaûy traøn Van 1 OÁng thuûy tinh Van 4 Bình goùp Van 2 Van 3 Hình 10.10: Thí nghiệm Reynolds Hiện tƣợng này đƣợc Reynolds giải thích nhƣ sau, khi vận tốc lƣu chất hh=m1lg 1 + m2lg 2 + ... + milg 16 còn nhỏ, chất lỏng chuyển động theo từng lớp song song nhau nên dòng mực cũng chuyển động theo đƣờng thẳng. Trƣờng hợp này Reynolds gọi là chế độ chảy tầng (chảy dòng). Khi vận tốc tăng đến một giới hạn nào đó, các lớp chất lỏng bắt đầu có hiện tƣợng gợn sóng (chuyển động theo phƣơng vuông góc) do đó dòng mực cũng bị dao động tƣơng ứng và chế độ này gọi là chảy quá độ. Tiếp tục tăng vận tốc lƣu chất thì các lớp chất lỏng chuyển động theo mọi phƣơng do đó dòng mực bị hoà trộn hoàn toàn trong lƣu chất. Trƣờng hợp này gọi là chế độ chảy xoáy. Với việc nghiên cứu dòng mực chuyển động trong ống khi thay đổi vận tốc của nƣớc (nhƣ hình 10.9) Reynolds đã tìm ra một chuẩn số vô thứ nguyên đặc trƣng cho chế độ chuyển động của dòng lƣu chất và đƣợc gọi là chuẩn số Reynolds D2/4 và chu vi thấm ƣớt U= -độ nhớt động học, m2/s w – vận tốc dòng lƣu chất chuyển động trong ống, m/s dtd – đƣờng kính tƣơng đƣơng, m Reynolds đã chứng minh đƣợc rằng nếu: - Re < 2320: lƣu chất chảy tầng - Re=2320 10000: lƣu chất chảy quá độ - Re > 10.000: lƣu chất chảy xoáy Trong công thức (10.23) thì dtd đƣợc tính theo công thức: dtd f U4 D. Nhƣ vậy dtd=4f/U=D (10.23) Trong đó: (10.24) Trong đó: f – tiết diện ống, m2 U – chu vi thấm ƣớt của ống, m Nếu ống tròn có đƣờng kính D: thì tiết diện f= -khối lƣợng riêng lƣu chất, kg/m3 -độ nhớt động lực học lƣu chất, kg/ms td dw td dw . .. Re 17 Nếu ống có tiết diện hình chữ nhật có cạnh a, b: tiết diện f=a.b và chu vi thấm ƣớt U=2(a + b). Nhƣ vậy đƣờng kính tƣơng đƣơng của ống có tiết diện hình chữ nhật là dtd 24 f Uba ab (10.25) Nếu ống có tiết diện hình vuông cạnh a thì dtđ=a 10.4. PHƢƠNG TRÌNH DÒNG LIÊN TỤC Chất lỏng chảy trong ống thoả các điều kiện sau: - Không bị rò rỉ qua thành ống hay chỗ nối ra ngoài - Chất lỏng thực không chịu nén ép nghĩa là =const khi nhiệt độ t=const. - Chất lỏng chảy choán đầy ống, không bị đứt đoạn, không có bọt khí Khi đó ta xét đoạn ống nhƣ hình 10.11 có tiết diện thay đổi 1-1, 2-2, 3-3, bên trong có chất lỏng chảy qua với vận tốc w thay đổi do tiết diện thay đổi, nhƣng theo định luật bảo toàn vật chất thì: lƣợng vật chất chảy qua mỗi tiết diện cắt ngang f của ống trong một đơn vị thời gian là không đổi, nghĩa là: Q1=Q2=Q3=const (10.26) Hay f1w1=f2w2=f3w3 =const (10.27) Hay f 1 w 2 f2w1 Hình 10.11: Dòng liên tục Trong trƣờng hợp ống có chia nhánh, thì lƣợng chất lỏng chảy qua ống chính trong một đơn vị thời gian bằng tổng lƣợng chất lỏng chảy trong các ống nhánh. Hình 10.12 biểu thị ống có chia nhánh. Lƣợng chất lỏng chảy qua các tiết (10.28) 18 diện là Q1, Q2, Q3. Q1=Q2 + Q3 hay f1w1 Hình 10.12: Ống chia nhánh 10.5. PHƢƠNG TRÌNH BERNULLI z p gw gconst (10.30) Đây là phƣơng trình Bernulli cho chất lỏng lí tƣởng, chuyển động ổn định không có ma sát nghĩa là không bị mất mát năng lƣợng. Trong phƣơng trình (10.30) thì: z – Chiều cao hình học đặc trƣng, m. p/ g – Đặc trƣng cho áp suất thủy tĩnh, m. w2/2g – Đặc trƣng cho áp suất động, m. Nhƣ vậy trong chuyển động, từng năng lƣợng riêng có thể biến đổi nhƣng tổng của chúng luôn không đổi Hình 10.13: Mô tả phƣơng trình Bernulli 1=f2w2 2 2 2 + f3w3 3 (10.29) 19 Xét 2 mặt cắt I-I và II-II nhƣ hình 10.13, tại 2 mặt cắt này có gắn ống pittô để đo áp suất. Chiều cao chất lỏng trong ống ngắn đo áp suất tĩnh p/ g, ống dài đo áp suất toàn phần (p/ g + w2/2g), hiệu hai chiều cao này đo áp suất động w2/2g. Khi đi từ mắt cắt I sang mặt cắt II thì chiều cao hình học tăng dẫn tới chất lỏng phải tiêu tốn thêm năng lƣợng để thắng lại chiều cao này nên áp suất động giảm nhƣng tổng 3 đại lƣợng: chiều cao hình học z, áp suất thủy tĩnh và áp suất động cũng phải thỏa phƣơng trình (10.30) nghĩa là z 1 p 1 w 1 2g2 gz 2 p w 2g2 g2 2 (10.31) Trong thực tế thƣờng gặp chất lỏng thực, nên khi chuyển động xuất hiện lực ma sát do độ nhớt của chất lỏng. Do đó để thắng trở lực này, chất lỏng phải tiêu tốn thêm một phần năng lƣợng có trong nó. Khi đó phƣơng trình Bernulli có dạng: z p gw gh m const (10.32) Hay z p gw gz p gw gh m(10.33) Trong đó: hm – là năng lƣợng tiêu tốn để thắng lại trở lực này. 10.6. ỨNG DỤNG PHƢƠNG TRÌNH BERNULLI 10.6.1.Ống pitô 21 1 1 a 2 2 2 b Hình 10.14: Ống pitô 2 22 2 2 20 -Khối lƣợng riêng lƣu chất Dùng ống pitô ta có thể đo đƣợc áp suất toàn phần pTP và áp suất tĩnh pT, từ đó có thể xác định đƣợc áp suất động 2 pp TP T w 2 2 (10.36) Cách đo này dẫn đến sai số khá lớn nếu đƣờng kính ống lớn vì có sự khác nhau khá lớn giữa áp suất tĩnh tại điểm đo áp suất toàn phần và áp suất tĩnh tại thành ống. Để khắc phục nhƣợc điểm của cách đo trên, cần bố trí điểm tiếp nhận áp suất tĩnh ở cùng một vị trí. Nhƣng trong thực tế không thể bố trí đầu tiếp nhận áp suất tĩnh và đầu tiếp nhận áp suất toàn phần tại cùng một điểm mà phải cách nhau một khoảng nhỏ và hai điểm này phải nằm trên cùng một đƣờng thẳng trùng với hƣớng dòng chảy (hình 10.14b). 10.6.2. Màng chắn và Ventury Tại một điểm bất kì trong chất lỏng, ta có: pTP=pT + pđ (10.34) pTP p gw 2 g, m 2 (10.35) hay Trong đó: pTP – Áp suất toàn phần pT – Áp suất thủy tĩnh pđ – Áp suất động 2 /, 2 mN w pp T TP t TP PP w Hình 10.15. Ventury 2 21 Màng chắn và ventury là hai dụng cụ dùng để đo lƣu lƣợng dựa vào nguyên tắc khi dòng lƣu chất qua tiết diện thu hẹp đột ngột thì xuất hiện độ chênh áp suất trƣớc và sau tiết diện thu hẹp. Hình 10.16: Quá trình tiết lƣu qua màng chắn Trên hình10.16 là sơ đồ đơn giản về sự tiết lƣu của dòng lƣu chất qua thiết bị tiết lƣu. Tại tiết diện hẹp của thiết bị tiết lƣu, vận tốc dòng chảy tăng lên, một phần thế năng biến thành động năng. Áp suất tĩnh tại tiết diện thu hẹp trở nên nhỏ hơn áp suất tĩnh của dòng lƣu chất trƣớc khi tiết lƣu tức đã có sự chênh lệch áp suất p. Viết phƣơng trình Bernulli cho 2 mặt cắt I-I và II-II: p I w I 2 p II w II 2 2 2 (10.37) Mặt khác theo phƣơng trình dòng liên tục: wI.fI=wII.fII (10.38) Từ (10.37) và (10.38) ta đƣợc: 2 4 1 1 (10.39) Lƣu lƣợng thể tích đƣợc tính fwQ IIII d pp d I II D w II I II pp Dd . 2 4 18 (10.40) 22 (10.41) Trong thực tế ngƣời ta thƣờng thêm vào hệ số Cm hoặc Cv đặc trƣng cho từng loại màng chắn hoặc ventury. Công thức (10.41) viết lại thành: pCKQ Hình 10.16: Tiết lƣu qua ventury 10.7. TRỞ LỰC TRONG ỐNG DẪN CHẤT LỎNG Ta biết rằng khi chất lỏng thực chuyển động trong đƣờng ống thì một phần thế năng riêng bị tổn thất do ma sát gây ra tạo nên trở lực đƣờng ống. Việc nghiên cứu kỹ các yếu tố ảnh hƣởng lên trở lực đƣờng ống sẽ giúp ta xác định đƣợc các thông số và chế độ làm việc thích hợp để giảm tối đa trở lực nhằm làm giảm tiêu tốn năng lƣợng khi vận chuyển chất lỏng là ít nhất. Có hai loại trở lực: 10.7.1. Trở lực do ma sát Là trở lực do chất lỏng chuyển động ma sát với thành ống gây ra. Trở lực ma sát đƣợc kí hiệu hms và đƣợc tính theo công thức: hms L D2 w g2 , m (10.42) Trong đó: Đặt 2 18 K . d d D -hệ số ma sát L – chiều dài ống dẫn, m , khi đó phƣơng trình (10.40) trở thành: 4 pKQ (I0.42) 23 D – đƣờng kính ống dẫn, m w- vận tốc lƣu chất, m/s 10.7.2. Trở lực cục bộ Là trở lực do chất lỏng thay đổi hƣớng chuyển động, thay đổi vận tốc do thay đổi hình dáng tiết diện của ống dẫn hay chảy qua vật cản nhƣ: đột thu, đột mở, chỗ cong (co), van, khớp nối... Trở lực cục bộ đƣợc kí hiệu: hcb và có đơn vị là m h cb w i i 2 g2 i – hệ số trở lực cục bộ do co, van, đột thu, đột mở, khớp nối... Nhƣ vậy: tổng trở lực trên đoạn ống có đƣờng kính nhƣ nhau là: hf L Dw 2 g2 . Nhƣ vậy ta có thể chuyển trở lực cục bộ thành trở lực theo chiều dài và chiều dài đó gọi là chiều dài tƣơng đƣơng L/ DL/ không đổi thì sức cản thủy lực do ma sát theo chiều dài ống tỉ lệ nghịch với lũy thừa bậc 5 của đƣờng kính ống dẫn, tức là khi tăng đƣờng kính gấp đôi thì trở lực giảm 25=32 lần. Khi đó công thức (10.44) trở thành h f L td w 2 LL ' w 2 D2 gD2 g(10.45) Với w 4Q D2 (10.44) Từ công thức (10.44) ta dễ dàng nhận thấy ngay (10.43) Trong đó: (10.46) Từ (10.46) ta có nhận xét sau: khi 2 thì hms L w 2 D2 g8 w L 2 gD5 tƣơng ứng với DL 24 Hình 10.17. Các trở lực cục bộ 10.8. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 10.8.1. Câu hỏi 1 Khối lƣợng riêng là gì? a. Khối lƣợng của một đơn vị thể tích lƣu chất. b. Thể tích của một đơn vị khối lƣợng lƣu chất c. Thể tích của một đơn vị khối lƣợng d. Khối lƣợng của một đơn vị thể tích. 2 Thể tích riêng là gì? Khối lƣợng của một đơn vị thể tích Thể tích của một đơn vị khối lƣợng lƣu chất Thể tích của một đơn vị khối lƣợng Khối lƣợng của một đơn vị thể tích lƣu chất. 3 Trọng lƣợng riêng là gì? a. Trọng lƣợng của một đơn vị thể tích lƣu chất, kg/m3 b. Trọng lƣợng của một đơn vị thể tích lƣu chất, N/m3 c. Khối lƣợng của một đơn vị thể tích lƣu chất, kg/m3 d. Khối lƣợng của một đơn vị thể tích lƣu chất, N/m3 4 Tỷ trọng là gì? a. Tỷ số giữa khối lƣợng riêng chất lỏng so với khối lƣợng riêng của nƣớc b.Tỷ số giữa trọng lƣợng riêng chất lỏng so với trọng lƣợng riêng của nƣớc c. Tỷ số giữa khối lƣợng riêng của nƣớc so với khối lƣợng riêng của 25 chất lỏng d. Tỷ số giữa trọng lƣợng riêng của nƣớc so với trọng lƣợng riêng của chất lỏng 5 Phần trị số cao hơn của áp suất tuyệt đối so với áp suất khí quyển là áp suất gì? a. Áp suất toàn phần b. Áp suất dƣ c. Áp suất tuyệt đối d. Áp suất chân không 6 Đơn vị đo áp suất trong hệ SI là: a. Pa b.at c.atm d.mmHg 7 Hai bình A-B chứa chất lỏng để thông nhau, có áp suất trên bề mặt thoáng nhƣ nhau, với za, zb là chiều cao mực chất lỏng trong hai bình thì: a. za > zb b. za < zb c. za=zb d. không xác định 8 Độ chân không là a. pck=ptuyệt đối –pkhí quyển b. pck=pkhí quyển – ptuyệt đối c.pck=ptuyệt đối d. pck=pdƣ 9 Khối lƣợng chất lỏng 123kg chứa đầy bình thể tích là 90lít nhƣ vậy khối lƣợng riêng của chất lỏng là: a.1230 kg/m3 b.1365,8kg/m3 c.1366,7kg/m3 d.1376,7kg/m3 10 Ống Pito là dụng cụ đo vận tốc dòng chảy thông qua việc đo hiệu áp suất: a. Pđ -Pt b. Pt-Pđ c. Ptp -Pt d. Ptp-Pđ 11 Màng chắn và Ventury là dụng cụ để đo: a. Lƣu lƣợng dựa vào sự chênh lệch áp suất trƣớc và sau tiết diện thu hẹp b. Vận tốc dựa vào sự chênh lệch áp suất trƣớc và sau tiết diện thu hẹp c. Lƣu lƣợng dựa vào sự chênh lệch vận tốc trƣớc và sau tiết diện thu hẹp 26 d. Áp suất dựa vào sự chênh lệch vận tốc trƣớc và sau tiết diện thu hẹp 12 Áp suất là lực tác dụng lên một đơn vị diện tích, 1at là 735,6mmHg nhƣ vậy 1,3at là a.882,72mmHg b.760mmHg c.1,258atm d. 10mH2O 13 Đồng hồ đo áp suất chỉ 2,5at. Áp suất khí quyển là 1,05at. Áp suất tuyệt đối trong trƣờng hợp này là a. 3,5at b. 1,5at c. 1,48at d. 3,55at 14 Chân không kế chỉ 0,6at. Áp suất khí quyển là 1at.Áp suất tuyệt đối trong trƣờng hợp này là a. 0,4at b. 40 mH2O c. 3,924N/m2 d. tất cả đều đúng 15 Trong khối chất lỏng đồng nhất ở trạng thái tĩnh thì áp suất tại mọi điểm trên mặt phẳng nằm ngang đều a. khác nhau b. bằng nhau và mặt phẳng đó gọi là mặt đẳng áp c. tất cả đều sai 16 Phƣơng trình thủy tĩnh cơ bản có dạng a. z1 + p1 g c. z1 + p1/ d. tất cả đều sai g=z2 + p2 g=z2 + p2 =z2 + p2/ =z2 + p2/ g b. z1 + p1/ g b. z1 + p1/ g b. z1 + p1/ g=z2 + p2/ g=z2 + p2/ g=z2 + p2/ g=z2 + p2/ 17 Nguyên nhân gây ra độ nhớt và xảy ra đối với chất lỏng a. sự trƣợt giữa các lớp chất lỏng và đối với chất lỏng thực b. sự trƣợt giữa các lớp chất lỏng và đối với chất lỏng lý tƣởng c. ma sát với thành ống và đối với chất lỏng thực d. ma sát với thành ống và đối với chất lỏng lý tƣởng 18 Độ nhớt chất lỏng phụ thuộc vào a. bản chất của chất lỏng b.vận tốc chảy của chất lỏng c. khối lƣợng riêng của chất lỏng d. tất cả đều sai 19 Khi nhiệt độ tăng thì a. độ nhớt của chất lỏng tăng b. độ nhớt của chất lỏng giảm c. độ nhớt không đổi d. tất cả đều sai 20 Đơn vị độ nhớt động học trong hệ SI là gì? a. kg/cm2 b. Pa.s c. m2/s d. kg.m/s 27 21 Đơn vị độ nhớt động lực là gì? a. N.s/m2 b. Pa/s c. m2/s d. kg.m/s 22 Chuẩn số Reynold là chuẩn số đặc trƣng cho: a. Quá trình cô đặc b. Quá trình truyền nhiệt của lƣu chất c. Chế độ chuyển động của lƣu chất d. Không đặc trƣng cho quá trình nào 23 Chế độ chảy gọi là chảy dòng hay chảy tầng khi: a. Re < 2320 b. Re > 2320 c. Re > 10000 d. Re < 0 24 Chế độ chảy gọi là chảy chuyển tiếp hay quá độ khi: a. Re<10000 b.="" re="">2320 d.2320 10000 c.Re>10000 25 Chế độ chảy gọi là chảy rối hay chảy xoáy khi: Re Re a. Re<2320 b.="" c.="" re="">10000 d. Re>2320 26 Giảm tổn thất ma sát trong đƣờng ống khi a. tăng vận tốc chuyển động chất lỏng b. giảm đƣờng kính ống c. giảm chiều dài đƣờng ống d.tăng chiều dài đƣờng ống 27 Chế độ chảy đƣợc xác định bằng chuẩn số Reynolds gồm các yếu tố: a.Vận tốc, đƣờng kính, khối lƣợng riêng, độ nhớt b.Vận tốc, đƣờng kính, khối lƣợng riêng, thể tích c.Vận tốc, đƣờng kính, chiều dài, độ nhớt. d. Vận tốc, đƣờng kính, lƣu lƣợng, độ nhớt 28 Đơn vị của chuẩn số Reynolds là: a. N b. kg/ms c. không thứ nguyên d. N/m2 29 Khi dòng lƣu chất có lƣu lƣợng không đổi đi qua một tiết diện thu hẹp đột ngột thì a. vận tốc tăng, áp suất giảm b. vận tốc tăng, áp suất tăng c. vận tốc giảm, áp suất giảm d. vận tốc giảm, áp suất tăng 30 Khi chuyển động tổn thất năng lƣợng của chất lỏng a. do độ nhớt 28 b. chỉ do ma sát chất lỏng vào thành ống c. chỉ do trở lực cục bộ do chất lỏng thay đổi hƣớng chuyển động d. do cả b và c 31 Một chất khí đi trong ống dẫn với lƣu lƣợng 1620 m3/h, vận tốc trong ống có đƣờng kính 100mm là a. 57,325 m/s b. 57,325 m/h c. 0,206 m/s d. tất cả đều sai 32 Với dữ kiện nhƣ câu 31, vận tốc trong ống có đƣờng kính 50mm là a. 229,3 m/h b. 0,642 m/s c. 229,3 m/s d. tất cả đều sai 33 Công thức tính trở lực ma sát khi dòng chất lỏng chuyển động trong đƣờng ống là: a. H ms L w 2 D2 g,m c. H ms L w D2 g,m 34 Trở lực trong đƣờng ống là chỉ do a. sự ma sát giữa lƣu chất và thành ống b. do các van, co, khúc nối c. do đột thu, đột mở d. tất cả đều đúng 35 Nguyên nhân gây trở lực cục bộ là do a. Ma sát giữa các lớp chất lỏng b. Ma sát giữa chất lỏng với thành ống ngay tại khúc cong c. Vận tốc dòng chảy thay đổi khi chảy qua ống có hình dáng thay đổi d. Ma sát giữa chất lỏng khi chảy qua các van, khớp nối, co nối,... 10.8.2. Bài tập 1. Một chân không kế đặt trên ống hút của bơm chỉ độ chân không có giá trị bằng 440 mmHg. Một áp kế đặt trên ống đẩy chỉ áp suất dƣ là 1,5at. Áp suất khí quyển đo đƣợc là 1,03at. Xác định áp suất tuyệt đối của chất lỏng trong ống hút và ống đẩy tính bằngat, kg/cm3, N/m2. 2. Xác định khối lƣợng riêng của không khí (gồm 79% nitơ và 21% oxi theo thể tích) trong chân không 440 mmHg và nhiệt độ -400C. Cho biết áp suất khí quyển chỉ 750mmHg. 2 ,m d. H ms L w Dg 2 ,m b. H ms D w L2 g 29 3. Hãy tìm khối lƣợng mol và khối lƣợng riêng của hỗn hợp khí ở điều kiện nhiệt độ 900C và áp suất tuyệt đối 11,772.104Pa. Thành phần của hỗn hợp khí:H2-50%, CO-40%, N2-5%, CO2-5% theo thể tích. 4. Xác định khôí lƣợng riêng của khí CO2-50% ở điều kiện nhiệt độ 850C và áp suất tuyệt đối 19,62.104Pa. cho biết áp suất khí quyển là 760 mmHg. 5. Thành phần sản phẩm cháy 1kg nhiên liệu là CO2 -1,45kg, N2-8,74kg, H2O-1,92kg. Xác định thành phần thể tích của sản phẩm. 6. Một chất lỏng chứa trong bình có khối lƣợng riêng 1200kg/m3. Một áp kế đƣợc gắn vào thành bình chỉ áp suất dƣ 0,5at. Tính chiều cao mức chất lỏng từ mặt thoáng đến điểm đặt áp kế. 7. Một lò đốt đƣợc trang bị ống khói chiều cao H. Khối lƣợng riêng không khí môi trƣờng xung quanh k còn khối lƣợng riêng của khói lò là . Hãy tính quan hệ áp suất trong lò để lò hoạt động tốt. 8. Chân không kế đo độ chân không trong thiết bị ngƣng tụ chỉ áp suất 600mmHg. Áp suất khí quyển là 748mmHg. Cần xác định: a. Chiều cao H của nƣớc trong thiết bị ngƣng tụ? (bazomét) b. Áp suất tuyệt đối trong thiết bị ngƣng tụ? 9. Một áp kế chữ U thủy ngân đƣợc gắn vào hai điểm của ống dẫn nằm ngang có chênh mực thủy ngân H =26mm. Tính chênh lệch áp suất(N/m2)khi dòng khí chuyển động trong ống là nƣớc và không khí có nhiệt độ 200C ở áp suất khí quyển. Cho khối lƣợng riêng của thủy ngân là 13600kg/m3. Hình 10.19. Cho ví dụ 9 H Hình 10.18 Cho bài tập 6 30 10. Trong một nhà máy sản xuất axít H2SO4 đo đƣợc áp suất là750mmHg có một tháp sấy (tách ẩm) làm việc ở áp suất thấp và áp suất này đo đƣợc bằng áp kế chữ U chứa H2SO4 với khối lƣợng riêng 1800kg/m3. Hãy xác định áp suất tuyệt đối trong tháp sấy nếu chênh lệch trên nhánh chữ U là 3cm. 11 Một bình chứa có nắp chuông nổi trong nƣớc đƣờng kính 6m khối lƣợng 2900kg. Bên trong nắp chuông chứa khí N2. Xác định áp suất dƣ của khí N2 để nắp chuông ở vị trí cân bằng (Bỏ qua phần nắp chuông nhúng trong nƣớc). 12. Một vật trong không khí có khối lƣợng 50kg, khi nhúng vào nƣớc nặng 28kg. Hãy xác định thể tích và tỉ trọng của nó. 10.9. Thực hành Xác định chế độ chảy của chất lỏng Dụng cụ và hóa chất - Thiết bị thí nghiệm Reynold - Nhiệt kế. - Máy đo độ nhớt - Mực màu. Vận hành - Cho nƣớc vào đầy bể chứa và mực màu vào bình chứa mực. Van 4 để mở cho ống chảy chàn. Van 2 xả đáy. Van 1 và 3 dùng điều chỉnh tố độ dòng chảy. - Quan sát chế độ chuyển động trong ống thủy tinh với màu trong dung dịch. - Biết đƣờng kinh ống và lƣu lƣợng nƣớc chảy đƣợc sẽ tính đƣợc vận tốc. Kết quả Quan sát chế độ chảy và so sánh với công thức tính Re để tìm chế độ chảy của chất lỏng. 31 Bài 11 VẬN CHUYỂN CHẤT LỎNG Mã số: QTTB 11 Giới thiệu Bơm là loại thiết bị đƣợc ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp, dùng để vận chuyển chất lỏng chuyển động trong ống. Bơm là thiết bị chính cung cấp năng lƣợng cho chất lỏng để thắng trở lực trong đƣờng ống khi chuyển động, nâng chất lỏng lên độ cao nào đó, tạo lƣu lƣợng chảy trong thiết bị công nghiệp ... Vai trò của bơm trong hệ thống thiết bị công nghệ là vô cùng quan trọng, do đó để hệ thống công nghệ hoạt động đƣợc tốt, một trong những vấn đề quan trọng là biết phƣơng pháp tính toán và chọn những thông số của bơm cho phù hợp với điều kiện kĩ thuật, lắp đặt và vận hành bơm đúng yêu cầu kĩ thuật. Phân loại bơm Dựa vào nguyên lí làm việc ngƣời ta chia bơm thành nhiều loại: Bơm thể tích: Việc hút và đẩy chất lỏng ra khỏi bơm nhờ sự thay đổi thể tích của không gian làm việc trong bơm. Do đó thể tích và áp suất chất lỏng trong bơm sẽ thay đổi và cung cấp năng lƣợng cho chất lỏng. Bơm ly tâm: Nhờ lực ly tâm tạo ra trong chất lỏng khi guồng quay mà chất lỏng đƣợc hút và đẩy ra khỏi bơm. Khi cánh quạt quay, động năng của nó sẽ truyền vào chất lỏng tạo năng lƣợng cho chất lỏng. Bơm đặt biệt: Nhƣ bơm tia, bơm sục khí, thùng nén... các loại bơm này thƣờng không có bộ phận dẫn động mà dùng dòng khí hay hơi làm nguồn động lực để đẩy chất lỏng. Mục tiêu thực hiện Học xong bài này học sinh có khả năng - Mô tả nguyên lý làm việc của bơm. - Tính công suất bơm - Chọn bơm thích hợp. 11.1. CÁC THÔNG SỐ ĐẶC TRƢNG CỦA BƠM 11.1.1. Năng suất của bơm Là thể tích chất lỏng đƣợc bơm cung cấp trong một đơn vị thời gian. 32 Kí hiệu Q, đơn vị: m3/s 11.1.2. Hiệu suất của bơm Là đại lƣợng đặc trƣng cho độ sử dụng hữu ích của năng lƣợng đƣợc truyền từ động cơ đến bơm. Kí hiệu 11.1.3. Công suất của bơm Đƣ...
XEM VÀ TẢI VỀ:
[linkxem]https://drive.google.com/file/d/1Ndk56Gv9o9R07Mu2Ilkn944NHmkFmrcq/preview[/linkxem][linktai]https://drive.google.com/file/d/1Ndk56Gv9o9R07Mu2Ilkn944NHmkFmrcq/view[/linktai]
