Giáo trinh Kỹ thuật thuỷ khí part 7 docx

15 330 0
Giáo trinh Kỹ thuật thuỷ khí part 7 docx

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

K thut thu khớ Chng 6: Chuyn ng mt chiu c cht khớ - 93 - c c cun g cấ p khí thải khí Nguyên lý làm việc của ổng phun nhiệt (dQ 0) và ống phun cơ học (dL 0) hoàn toàn giống ống phun lu lợng. 4. ống phun ma sát: dL ms 0 ms dL a kd v dv M 2 2 )1( = Nếu dòng chảy có ma sát thì dòng khí trong ống sẽ sinh công đẻ thắng ma sát, nên công của lực ma sát luôn luôn dơng: dL ms > 0, suy ra vế phải luôn luôn âm. Khi M < 1: dv > 0 M < 1: dv < 0 Nghĩa là, khi dòng dới âm thì lực ma sát làm tăng vận tốc, còn khi dòng dới âm thì lực ma sát làm giảm vận tốc. Vậy trừ ống phun ma sát, những ống phun còn lại muốn tăng tốc thì phải có tác dụng ngợc. Đó là nguyên lý Tác dụng ngợc. 6.4. Tính toán dòng khí bằng các hàm khí động và biểu đồ Hàm khí động là hàm có dạng f(k,) hay f(k,M). Với giá trị k nhất định và các giá trị hệ số vận tốc và M, ngời ta tính giá trị các hàm đó và lập thành bảng hay vẽ các biểu đồ. Nhờ các bảng hàm khí động (Bảng 1. phần phụ lục) và biểu đồ đo, có thể tính các thông số dòng khí một cách thuận tiện. Có thể nêu ra những u điểm của phơng pháp này: K thut thu khớ Chng 6: Chuyn ng mt chiu c cht khớ - 94 - - Rút ngắn các quá trình tính toán. - Đơn giản rất nhiều các phép biến đổi khi vùng giải nhiều phơng trình, nghĩa là tìm đợc lời giải chung của những bài toán phức tạp. - Biết một cách định tính cơ bản những quy luật của chuyển động và mối liên quan giữa các thông số của dòng khí. 1. Tính các thông số dòng khí: Từ (6-6) và (6-8) ta tìm đợc các hàm khí động sau đây: + == 2 1 1 1)( k k T T o 1 2 1 1 1)( + == k k o k k p p 1 1 2 1 1 1)( + == k o k k Ví dụ 1: Trong mặt cắt 1-1 ở phần dới âm của ống Lavan lý tởng cho p 1 =16kG/cm 2 ; T 01 = 400 0 K, 1 = 0,6. Tính 2 và p 2 ở 2-2. Biết T 2 = 273 0 K Giải: Trong ống phun Lavan lý tởng: T 02 = T 01 ; p 02 = p 01 ; (T 0 = const, p 0 = const) Tìm 2 : 6825,0 400 273 )( 01 2 02 2 2 ==== T T T T tra bảng 1 tìm đợc = 1,38. Vậy tiết diện 2-2 ở phần ống trên âm Tìm p 2 : )()( )( 2 2 1 1 0 pp p p == 2 1 2 1 12 23,5 8053,0 2628,0 16 6,0( )38,1( )( )( cm kg ppp ==== 2. Tính lu lợng G = v Từ các biểu thức = f(p 0 , k, ) và v = a * , ta có: K thut thu khớ Chng 6: Chuyn ng mt chiu c cht khớ - 95 - )( 0 0 qB T p G = Trong đó: 4,0) 1 2 ( 1 1 = + = + k k kR kg B )( )( * f v v q == q lu lợng dẫn xuất, hàm khí động lu lợng. Tính lu lợng qua áp suất tĩnh p: () p p = 0 () By T p G 0 = () ( ) () q y = một hàm khí động nữa Ví dụ 2: Tính 2 , p 2 ở miệng ra của ống giảm tốc, nếu biết ở miệng vào ống giảm tốc: p 01 =3kG/cm 2 ; 2 = 0,85; 1 2 = 2,5 và hệ số áp suất toàn phần 94,0 01 02 == p p Giải: Từ công thức tính lu lợng )()( 2 02 02 21 01 01 1 q T p q T p = Bỏ qua sự trao đổi nhiệt qua thành ống giảm tốc, ta có T 02 = T 01 , suy ra () () 2 2 1 2 1 qq = Tra bảng 1 : q( 1 ) = q(0,85) = 0,9729 Nên q( 2 ) = 0,413 2 = 0,27 và ( 2 ) = 0,9581 p 2 = p 02 ( 2 ) = p 01 ( 2 ) = 0,94.3.0,9581 = 2,7 2 cm kg K thut thu khớ Chng 6: Chuyn ng mt chiu c cht khớ - 96 - 3. Tính xung lực () Za g G k k v p v g G pv g G I * 2 1+ = +=+= Với () 1 +=Z Vậy biết (bằng số hay biểu thức) hay f(,k) tra bảng hay đồ thị sẽ tìm đợc f(,k) hay khác. K thut thu khớ Chng7: Tớnh toỏn thu lc ng ng - 97 - chơng VII Tính toán thuỷ lực đờng ống Đờng ống dùng để vận chuyển chất lỏng từ nời này đến nơi khác hay là phơng tiện truyền cơ năng của chất lỏng. Vận tải đờng ống còn là một ngành khá phát triển. Học chơng này để thiết kế, kiểm tra hoặc điều chỉnh hệ thống sẵn có cho phù hợp với yêu cầu về cột áp và lu lợng, ít gây tổn thất năng lợng. 7.1. Cơ sở lý thuyết để tính toán đờng ống 1. Phân loại: a.Dựa vào tổn thấy năng lợng h w ,chia đờng ống thành hai loại: - ống dài: h d là chủ yếu, bỏ qua h c , h c < 10%h w , thờng l>>d (hàng 1000 lần) - ống ngắn: h c > 10% h w b.Dựa kết cấu đờng ống ngời ta chia thành: đờng ống đơn giản là đờng ống có đờng kính d và Q không đổi dọc theo chiều dài và đờng ống phức tạp có d hay Q thay đổi, nghĩa là gồm nhiều đờng ống đơn giản ghép nối lại.Cho nên việc tính toán ống đơn giản sẽ là cơ sở cho việc tính toán ống phức tạp. 2. Công thức tính. 1. Tính công suất tiêu hao khi vận chuyển đờng ống: QHN = ,w (7.1) trong đó: -trọng lợng riêng của chất lỏng vận chuyển,N/m 3 Q,m 3 /s H= e=e 1 - e 2 -độ chênh cột áp(hay năng lợng đơn vị) trớc và sau ống,m K thut thu khớ Chng7: Tớnh toỏn thu lc ng ng - 98 - 2. Phơng trình Bécnuli đối với chất lỏng thực (h w tổn thất cột áp = tổn thất năng lợng đơn vị): w h g vp z g vp z +++=++ 22 2 222 2 2 111 1 ; hay là e 1 = e 2 + h w Ký hiệu: e 1 = g vp z 2 2 111 1 ++ năng lợng đơn vi đầu ống e 2 = g vp z 2 2 222 2 ++ - năng lợng đơn vi cuối ống 3. Phơng trình lu lợng: Q = v 4. Công thức tính tổn thất h w : g v h g v d h cd 2 ; 2 1 22 == , trong đó =f(R e ,n), Gọi d n = - độ nhám tơng đối, l - chiều dài ống, Dựa vào các phơng trình trên suy ra công thức chung: f(e, d, Q, l,n) = 0 3. Bốn bài toán cơ bản về đờng ống đơn giản. Đối với đờng ống đơn giản v 1 =v 2 nên e= H=H 1 - H 2 = )()( 2 2 1 1 p z p z ++ a. Tính H khi biết Q, l, d, n Từ phơng trình Bécnuli 42 2 21 81 gd Q d hHHH w +=== Suy ra 42 2 81 gd Q d H += (7-2) b. Tính Q, biết H, l, d, n K thut thu khớ Chng7: Tớnh toỏn thu lc ng ng - 99 - Giải bằng 2 phơng pháp: - Phơng pháp cột áp tới hạn (H c ) khi không có cản cục bộ. Ta có: H = H 1 - H 2 = Re. 32 3 2 gd lv H d = Nếu chất lỏng chảy tầng: = 64/Re Từ (7-1) có: vl gd HQQ gd vl H 128 128 4 4 == Nếu H > H c : chảy rối, nên tính bằng phơng pháp thử dần. - Phơng pháp biểu đồ (cho cả 0) Cho các trị số Q, vẽ H(Q) theo công thức (7-2). Từ biểu đồ đó, khi cho H sẽ có Q tơng ứng. c. Tính d, biết l, H, Q, n Từ công thức (7-2) suy ra 2 2 4 18 Q d gH d += Tìm d bằng đồ thị: += = 2 2 2 4 1 18 Q d gH y dy Giao điểm 2 đờng cong đó chiếu xuống hoành độ là d cần tìm. d. Tính d, H, khi biết Q, l, n Tính trớc d theo v kt vận tốc kinh tế do thực tế đã xác định(ví dụ:v kt = 1,2m/s-phụ lục1) hay v tb . Sau tính H nh bài toán 1. 7.2. Tính toán thuỷ lực đờng ống ngắn phức tạp Dựa trên cơ sở tính toán đờng ống đơn giản. 1. Đờng ống nối tiếp. Tìm quan hệ giữa H và Q. Đặc điểm thuỷ lực (H.7.1a) Q = Q 1 = Q 2 = = Q n H = H 1 + H 2 + + H n Chọn nguồn H thích hợp. K thut thu khớ Chng7: Tớnh toỏn thu lc ng ng - 100 - Từ (7-1a): 2 11 2 1 42 1 81 QSQ gd d H += 2 222 QSH = . Suy ra ( ) =+++= 2 1 2 21 QSQSSSH n Bằng phơng pháp đồ giải: Xây dựng đờng quan hệ H - Q 2. Đờng ống nối song song. Đặc điểm thuỷ lực (H.7-1b) 22 22 2 11 21 21 nn n n QSQSQS HHHH QQQQ ==== ==== +++= Suy ra: 1 2 1 2 Q S S Q = H K thut thu khớ Chng7: Tớnh toỏn thu lc ng ng - 101 - ++++ == ++++= = n n S S S S S S Q SHH Q S S S S S S Q Q S S Q 1 3 1 2 1 2 11 1 1 3 1 2 1 1 3 1 3 1 1 Tơng tự, có thể giải bằng đồ giải. 3. Đờng ống phân nhánh hở: Giả sử ta có sơ đồ nh h. 7-2. Q 1 ,Q 2 ,Q 3 ,Q 4 ,Q 5 : Lu lợng chất lỏng phân phối theo các vi trí. Các bớc tính toán. Bớc 1: Chọn đờng ống cơ bản: là đờng ống vận tải năng lợng của chất lỏng lớn nhất; thờng chọn Q hay l dài nhất. Bớc 2: Tính toán thuỷ lực cho đờng ống đã chọn Bớc 3: Kiểm tra trên đờng ống nhánh, xem với năng lợng đã tính có độ tải cho một ống nhánh không ? Không đủ, phải chọn lại, tính lại. H K thut thu khớ Chng7: Tớnh toỏn thu lc ng ng - 102 - Xét cụ thể trên sơ đồ hình 7-2 Bớc 1: Giả sử ta chọn OABCD5 Bớc 2: Các số liệu đã cho ở tại 1,2,3,4,5 nh Q i lu lợng cần thiết các vị trí, Z i - chiều cao đặt vòi , l i , n(hay), i -tổn thất ở các chỗ ngoặt dòng, khoá,vv Yêu cầu thiết kế phải tính đợc d của các đoạn sao cho khi mở hết các van đảm bảo lu lợng vẫn cấp đủ cho các nơi tiêu thụ. Tính toán từ cuối đờng ống trở lên nguồn: Tính đoạn ống 0-5với giả thiết là ống đơn giản với: H 05 =H và Q 05 =Q 5 ta tính đợc d 05 theo công thức (7-2). Chọn Đ D5 =d 05 , sau khi dã làm tròn đờng kính theo dãy tiêu chuẩn. Tính chênh áp H D5 theo (7-2) Tính đờng kính d D4 theo (7-2) khi biết H D4 và Q 4 Tính d CD với Q CD =Q 5 +Q 4 Tính chênh áp H CD theo (7-2) Tiếp tục tính cho dến gốc O và ta cóhệ thống ống nhánh nh một cây đờng ống,. 4. Đờng ống phân phối liên tục. Có sơ đồ nh hình 7-3 Q ff = ql (q - lu lợng trên 1 đơn vị dài). x. l Q QQx. l Q QQ ff fff ff VM +== Tính tổn thất năng lợng dh trên dx (coi lu lợng không đổi trên dx) theo (7-2) với = 0 2 1 32 8 += x l Q QQ d dx g dh n n [...]... = dh = 0 8 g 2 1 2 1 Q f + Q f Q ff + Q 2 ff 5 3 d Chính là độ chênh lệch cột áp Ngoài ra, có thể tính toán thuỷ lực đờng ống dài phức tạp dựa trên cơ sở tính toán đờng ống ngắn phức tạp bỏ qua hc (xem sổ tay thuỷ lực) -Chng7: Tớnh toỏn thu lc ng ng - 103 - K thut thu khớ - chơng VIII Lực... thực tế không có tác dụng, thì ảnh hởng chính đến hệ số lực cản là hình dạng vật cản, góc tới và số Râynôn Các lực Prms và Prmp lớn hay nhỏ chủ yếu phụ thuộc vào hình dáng của vật cản Vật có hình dạng khí động xấu nghĩa là vật khi dòng bao quanh nó có điểm rời, không bao kín (nh hình trụ tròn, thuyền thúng v.v ) thì Prmp lớn hơn Prms Với các vật nh cánh máy bay, cách tua bin, tấm phẳng v.v lực cản có... chiều Có thể chứng minh định lý bằng cách áp dụng định lý biến thiên động lợng cho khối chất lỏng nằm giữa vòng tròn khá lớn và prôfin cánh, hay nh lý thuyết hàm biến phức nh Traplghin đã làm (xem trang 97- 100, tập 2 [1]) Về mặt vật lý: sức nâng một chiếc cánh bất động là do sự chuyển động tròn (xoáy) của dòng chất lỏng xung quanh cánh đó (lu số vận tốc ) Do ảnh Lc tỏc ng lờn vt ngp trong lũng cht lng... cong vì u < U - tạo thành lớp biên Nh vậy, ở đây xét ảnh hởng động học của tính nhớt lên vị trí của đờng dòng, nghĩa là tính bằng bao nhiê (h.8-2) Lc tỏc ng lờn vt ngp trong lũng cht lng chuyn ng - 1 07 - . bài toán 1. 7. 2. Tính toán thuỷ lực đờng ống ngắn phức tạp Dựa trên cơ sở tính toán đờng ống đơn giản. 1. Đờng ống nối tiếp. Tìm quan hệ giữa H và Q. Đặc điểm thuỷ lực (H .7. 1a) Q = Q 1 . chuyển động và mối liên quan giữa các thông số của dòng khí. 1. Tính các thông số dòng khí: Từ (6-6) và (6-8) ta tìm đợc các hàm khí động sau đây: + == 2 1 1 1)( k k T T o 1 2 1 1 1)( + == k k o k k p p . () 2 2 1 2 1 qq = Tra bảng 1 : q( 1 ) = q(0,85) = 0, 972 9 Nên q( 2 ) = 0,413 2 = 0, 27 và ( 2 ) = 0,9581 p 2 = p 02 ( 2 ) = p 01 ( 2 ) = 0,94.3.0,9581 = 2 ,7 2 cm kg K thut thu khớ Chng 6: Chuyn

Ngày đăng: 27/07/2014, 00:22

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan