TIỂU LUẬN CƠ LƯU CHẤT - NHÓM 1 -ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TPHCM

23 581 0
TIỂU LUẬN CƠ LƯU CHẤT - NHÓM 1 -ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TPHCM

Đang tải... (xem toàn văn)

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

Thông tin tài liệu

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠ KHÍ ¯ Tiểu luận GVHD: Ths Nguyễn Sĩ Dũng Nhóm 1 TP.Hồ Chí Minh tháng 6 năm 2009 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠ KHÍ ¯ Tiểu luận GVHD: Ths Nguyễn Sĩ Dũng Nhóm 1 TP.Hồ Chí Minh tháng 6 năm 2009 Thành viên nhóm 1: 1) Nguyễn Hộ 0770487 2) Lê Thành Đạt 3) Đỗ Sĩ Hải 0771029 4) Vũ Đình Hiến 0771031 5) Võ Anh Khoa 6) Lê Thanh Nhàn 7) Nguyễn Trần Mạnh Tiến 0771837 8) Nguyễn Văn Thuận 0770386 9) Nguyễn Thanh Tâm 10)Phạm Nguyễn Bá Trình 0770059 11)Quách Thế Trình 12)Trần Mậu Thành Trung 0771325 Sau một thời gian làm bài tiểu luận giờ đã hoàn thành. Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn : Trường Đại Học Công Nghiệp TP.HCM đã tạo điều kiện tốt nhất cho chúng em học tập và làm tiểu luận. Sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của Thầy Ths Nguyễn Sĩ Dũng, giảng viên bộ môn cơ lưu chất, Thầy đã nhiệt tình giảng giải và phân tích cho chúng em hiểu rõ về những vấn đề thắc mắc của chúng em đặt ra trong quá trình làm và những giờ học tại lớp. Thư viện trường đã tạo điều kiện cho chúng em mượn tài liệu tham khảo và học tập đạt kết quả cao trong suốt quá trình làm tiểu luận. Mặc dù rất cố gắng nhưng do thời lượng môn học và trình độ có hạn, nên trong quá trình làm tiểu luận không thể tránh những thiếu xót . Rất mong nhận được sự góp ý , nhận xét ,đánh giá về nội dung cũng như hình thức trình bày của Thầy và các bạn để bài tiểu luận của nhóm em được hoàn thiện hơn . Chúng em chân thành cảm ơn ! MỤC LỤC Chương 1 : Bài 1.6 1 Bài 1.15 1 Chương 2 : Bài 2.12 3 Bài 2.20 3 Bài 2.21 5 Bài 2.30 5 Chương 3 : Bài 3.6 7 Bài 3.13 8 Chương 4 : Bài 4.16 9 Bài 4.23 10 Bài 4.30 11 Bài 4.37 13 Bài 4.44 5 Chương 8 : Bài 8.13 16 Bài 8.20 17 Bài 8.27 5 Bài 8.34 5 Tài liệu tham khảo 20 CHƯƠNG 1 : TÍNH CHẤT LƯU CHẤT 1.6 Một bình bằng thép có thể tích tăng 1% khi áp suất tăng thêm 70Mpa.Ở điều kiện p = 101,3Kpa,bình chứa đầy 450kg nước p = 1000 kg /m 3 .Cho K= 2.06.10 9 pa.Hỏi khối lượng nước cần thêm vào để tăng áp suất lên thêm 70Mpa. Giải: V 1 : thể tích lúc đầu V 1 = V bình + V nước (0.45 + x) ∆p là độ gia tăng áp suất trong bình sau khi nén tăng thêm x lít nước .Thể tích bình khi đó V = V(1+α .∆P) = 0.45(1+7.10 6 .1/(100.70.10 6 )) =0.4545 m 3 Ta có suất đàn hồi : K = -w .∆P/ ∆w = -(0.45 + x). 70.10 6 )/(0.4545-0.45-x) =>x = 0.2046m 3 Vậy ∆m = 20.46 kg 1.15 Tính áp suất bên trong của 1 giọt nước ,đường kính 2 mm ,t = 25 0 ,Pa = 0 ,sức căng bề mặt của nước là 72,7.10 -3 Giải: D = 2mm = 2.10 -4 m => r = 10 -4 m T 0 H 2 0 =25 0 C,Pa=0 Độ chênh áp suất giữa bên trong và ngoài là: ∆p = 2∂ / r = 2.72,7.10 -3 /10 -4 = 1454 N/m 2 CHƯƠNG 2 : TĨNH HỌC LƯU CHẤT Bài 2.12: Một ống chứa đày dầu = δ 0.85 nối 2 bình A, B như hình vẽ. Xác định áp suất tại 2 điểm C và D. Giải Ta có: P A dư = P C dư + γ d .h AC P A dư = P D dư + γ d .h AD Mặt khác: P A dư = 0 ⇒ P C dư = - γ d .h AC = - 0.85. γ n . h AC = - 0.85 . 9810 . 2.5 = - 20.846 KP a . P D dư = - γ d .h AD = - 0.85. γ n . h AD = - 0.85 . 9810 . 0.5 = - 4.17 KP a . Kết luận: P C ck = - P C dư = 20.846 KP a . P D dư = - P D dư = 4.17 KP a . Bài 2.20 Một máy nén thủy lực gồm 2 piston có đường kính =8 =600mm. Máy hoạt động để giữ cân bằng một vật có khối lượng 3500kg.Xác định lực F cần tác dụng lên piston nhỏ. Giải Trọng lượng của vật là: =M.g= 3500*9.81=34335 (N) Áp dụng định luật Pascal ta có: = * = * =34335* =5 36.5(N) 2-21: Một van bản lề hình chữ nhật rộng 4m, cao 6m quay quanh trục nằm ngang qua O. Mực nước trung bình ở trên van 6m. 1. Tính trị số x nhỏ nhất để van không tự động mở ra 2. Trục O khi đã đặt ở độ cao x min và mực nước xuống tới A, ta phải áp một ngẫu lực bằng bao nhiêu để mở van. Bài làm: 6 m A B O x 6 m 6 m A B O x 6 m C h C h O 1 . Để van không tự động mở ra thì áp lực do nước ở trên van 6m tác dụng lên van phải đúng vào trục quay O của van. Áp dụng tác dụng lên van: P O = γh C .S = 9,81.10 3 .9.6.4 = 2118,96,10 3 N = 2118,96 kN Vị trị điểm đặt lực: ( ) 3 4.6 9 9,333 12.9.4.6 O C C I y y m y S = + = + = ⇒ x = 12 – y O = 12 – 9,333 = 2,667 (m) Vậy với x = 2,667 m thì van không tự động mở ra. 2 . Khi mực nước xuống tới A. Áp lực của nước tác dụng lên van: ' 3 3 . . 9,81.10 .3.6.4 706,32.10 N 706,32 kN D C P h S γ = = = = Vị trí đặt lực mới 3 ' ' 4.6 3 4( ) . 12.3.4.6 D C C I y y m y S = + = + = Áp lực để mở van: min ' . 706,32(4 3.333) 470,88( ) D D M P y kNm= = − = 2-30: Một cửa van cung co dạng 1/4 hình trụ bán kính R = 1,5m dài 3m quay quanh trục nằm ngang qua O. Van có khối lượng 6000kg và trọng tâm đặt tại G. 1 . Xác định trị số và điểm đặt của áp lực nước tác dụng lên van. 2 . Xác định momen cần để mở van. Bài làm: Chọn hệ trục tọa độ như hình vẽ. Áp lực so với thành phần nằm ngang P x 3 1,5 . . 9,81.10 . .1,5.3 33108,75( ) 2 X C P h S N γ = = = Áp lực so với thành phần thẳng đứng P Z A B O x 6 m C h C h D D 0,6m 0,6m 1,5m O G x z O G P P P X a 3 2 1 .W 9,81.10 . .1,5 .3 52007,1( ) 4 Z P N γ = = ∏ = 2 2 61651,66( ) X Z P P P N⇒ = + = Điểm đặt lực: áp lực P có phương hợp với phương ngang 1 góc 1,57 Z X P tg P α = = 0 57,5 α ⇒ = Momen mở van: M = 6000.9,81.0,6 = 35316 Nm = 35,316kNm Bài 2.39 Xác định tính ổn định của thanh gỗ hình lăng trụ tam giác đều , cạnh 1,4m, dài 5m, nổi trong nước. Tỉ trọng gỗ là 0.75. Giải: Vật sẽ cân bằng ổn định khi thỏa mãn 2 diều kiện: _Trọng lượng của vật bằng lực đẩy Archimede. _Tâm định khuynh M nằm cao hơn trọng tâm C. Từ điều kiện 1 ta suy ra vị trí cân bằng của vật như sau: Gọi a là cạnh của vật hình lăng trụ tam giác đều, và h là chiều cao Gọi b là cạnh của hình lăng trụ tam giác bị chìm trong nước, và là chiều cao phần chìm trong nước. Ta có: a= 1.4 a= OC= và b= = OD= Trọng lượng vật=lực đẩy Archimede( trọng lượng khối nước bị choáng chỗ ) *a*h*L* = *b* *L* *h*L* = * L* = *h= *h 0.87h Vậy OD= =0.58h Vị trí tâm định khuynh được xác định như sau: MD= = = 3h Với là môn men quán tính của mặt nổi A đối với trục quay yy CD=OC-OD= (h- ) =0.087h Như vậy MD > CD: Điểm M nằm cao hơn điểm C nên vật cân bằng ổn định. CHƯƠNG 3 : ĐỘNG HỌC LƯU CHẤT 3-6: Chuyển động 2 chiều được xác định bởi vecto vận tốc u với: Chứng minh đây là chuyển động của lưu chất không nén được và hình elip 2 2 2 2 1 x y a b + = là một đường dòng. Bài làm: Ta có: div u = = 0 + 0 =0 Chuyển động này là chuyển động của lưu chất không nén được vì thỏa mãn phương trình lien tục Áp dụng phương trình đường dòng 2 2 x y dx dy dx dy b a u u y x + = + − 2 2 . . . . 0x dx b y dy a⇔ + = 2 2 2 2 0 2 2 x y b a⇔ + = 2 2 2 2 x y C a b ⇔ + = Vì C là một số nên có thể có giá trị bất kỳ nên cho C = 1 Vậy 2 2 2 2 1 x y a b ⇔ + = là một phuwowg trình đường dòng Câu 3.13 / Vận tốc của lưu chất không nén được , chuyển động hai chiều trong hệ toạ độ cực như sau: 2 x y u b − = 2 y x u a = y x x y u u ∂ ∂ + ∂ ∂ U r =k Cosθ(1- 2 r b ) ; U θ =-k Sinθ (1+ 2 r b ) Hỏi chuyển động có hiện hữu không? Bài giải Ta xét biểu thức : 0) r b (1s) b (1s ))1(sin())(cos( )( )( 22 22 =+−+= ∂ +−∂ + ∂ −∂ = ∂ ∂ + ∂ ∂ = → θθ θ θθ θ ς kco r kco r b k r r b rk r r Udiv u u r Như vậy: div → U =0 thoải mãn phương trình liên tục lưu chất không nén nên chuyển động có hiện hữu CHƯƠNG 4 :ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT LƯU Bài 4.16: Chất lưu chuyển động tầng có vận tốc như sau: u = u max [ 1- (r/r 0 ) 2 ] Xác định vận tốc trung bình, hệ số điều chỉnh động năng và động lượng. Giải Ta có: Lượng lưu chất được xác định theo thể tích, nên lưu lượng thể tích là: Q = ∫ A udA A 1 = ∫ 0 0 r u max [ 1- (r/r 0 ) 2 ] .2 dr. π = 2 π .u max . ∫ 0 0 r ( r - dr r r ) 2 0 3 = 2 π .u max . [ 2 0 4 0 0 4 1 2 1 r r r − ] = max 2 0 2 ur π ⇒ Vận tốc trung bình: V = 2 max u A Q = [...]... n R C K m 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 12 00 0.40 0. 016 0 .1 42.6 1. 69 420 .1 1000 0.32 0. 016 0.08 41 0.93 11 56.2 800 0.24 0.020 0.06 31. 3 0.35 6530.6 10 50 0.24 0. 016 0.06 39 .1 0.43 5678.7 16 00 0.28 0. 015 0.07 42.8 0.58 4756.2 820 0.20 0. 015 0.05 40.5 0.28 10 459.2 520 0.20 0. 016 0.05 37.9 0.26 7692.3 43.3 0.304 47 61. 1 440 0.20 0. 014 0.05 850 0.40 0. 014 0 .1 48.6 1. 93 228.2 900 0.24 0. 014 0.06 44.7... 0. 016 0.05 38 0.26 13 609.5 760 0.32 0. 016 0.08 41 0.93 878.7 660 0 .18 0. 015 0.045 40 0. 21 14966 620 0 .16 0. 015 0.045 39 0 .15 7 2 515 3 680 0 .16 0. 015 0.04 39 0 .15 7 27587.3 Tính toan hiệu chỉnh lưu lượng tiếp theo được tiến hành và ghi trong bảng vong 1 2 3 4 5 ong hf 1 10 3 9 2 11 5 4 10 3 13 6 12 4 14 7 13 5 15 8 14 37.8 20.25 94 20.5 26 34 1. 07 56.78 34.29 61. 9 18 .3 37.6 19 .7 47.3 63 23.2 12 .58 0 .18 8... γ 2g γ 2g M 1 1 2 2 1 42.Q 2 1 1 ⇒ p1 = γ (v3 − v1 ) = γ 2 ( 4 − 4 ) 2g 2g Π D3 A 1 1 D N F1 2 P1 3 B 2 3 Khí chất lỏng chịu tác dụng - Áp lực tại mặt cắt 1 – 1 là P1 - Phản lực của thành ống F Áp dụng phương trình động lượng ( 1 = α2 = 1) u u r r u u r r F + P = ρQ (V 3 − V 1 ) Chiếu phương trình động lượng lên phương nằm ngang F + P1 = ρQ(V3 – V1) + (1) 1 42.Q 2 1 1 ΠD12 P1 = p1.S1 = γ 2 ( 4... lưu lượng tại các nút cho trên hình xát định lưu lượng nước 1 600 l/s 75 l/s 10 0 l/s 10 9 30 l/s 2 3 11 60 l/s 13 12 6 5 4 15 14 8 7 90 l/s 50 l/s 35 l/s 40 l/s 80 l/s 40 l/s ong l,m d,m n ong l,m d,m n 1 2 3 4 5 6 7 8 12 00 0.40 0. 016 850 0.40 0. 014 10 00 0.32 0. 016 900 0.24 0. 014 800 0.24 0.020 920 0.20 0. 016 10 50 0.24 0. 016 760 0.32 0. 016 16 00 0.28 0. 015 660 0 .18 0. 015 820 0.20 0. 015 620 0 .16 0. 015 ... Sau một vòng hiệu chỉnh lưu lượng các ống thì lưu lương thu đuợc thống kê ở bảng sau ong 3 1 2 Qi(l/s) 322.6 15 8.7 90.4 ong 9 10 11 Qi(l/s) 277.4 88.7 58.7 4 77.3 12 15 6 5 6 20.3 66 13 14 43 .1 21. 9 ong 3 5 6 1 2 4 Qi(l/s) 322.6 15 8.8 90.7 76 .1 20.4 66.7 ong 9 10 11 12 13 14 Qi(l/s) 277.4 88.5 58.8 15 6.7 43 .1 20.7 7 69 .1 15 29 7 69.8 15 29.2 8 51 8 50.8 Ta xem bảng trên như là lưu lượng giả thiết ban... 2 mặt cắt 1- 1 và 2-2 2 p1 v12 p2 v2 H b + z1 + + = z2 + + γ n 2g γ n 2g Tá có p 2 = p1 + γ Hg h Q = V1A1=V2A2 =>V1=Q/A1=3.383m/s V2=Q/A2=6. 015 m/s 2 2 p1 + γ Hg h v 2 p2 v2 p1 v12 p1 v12 ⇒ Hb = + − − + z 2 − z1 = + − − + z 2 − z1 γ n 2g γ n 2g γn 2g γ n 2g = = γ Hg h γn + 2 v 2 v12 − −h 2g 2g 13 ,6 6, 015 2 3.383 2 0,5 + − − 0,5 = 7.56(m) 1 2.9, 81 2.9, 81 Công suất của máy bơm được tính theo công thức... Sh f -5 6.45 -3 2 .14 22.9 74.52 -4 6.5 |hf/Qgh| 12 6 270 783 68.3 17 3 680 71 567.8 3 51. 3 635.5 522.8 626.7 13 1.3 518 12 60 4 21 433.8 29.84 414 .7 313 .8 905.2 x(S|hf/Qgh|) ? Qi (m/s) 3 2494.6 0.0226 3685.6 0.0087 3832.6 -0 .006 5265.7 -0 . 014 2 3327 .1 0. 014 Qi (m/s) 3 0.3226 0.0976 0.0974 0.2774 0 .15 87 0.0587 0.0063 0.0 913 0.0887 0.0904 0.029 0.066 0 .15 6 0.0773 0.0359 0.06 91 0.04 31 0.0203 0.029 0.0 51 0.0 219 Sau... quy luật thủy tĩnh p1 p = zM + M γ γ z2 + p p2 = zN + N γ γ ⇒ ( z1 + h z1 + M N 2 1 p1 p 1 ) − ( z1 + 1 ) = zM − z N + ( pM − pN ) A 1 γ γ γ ⇒ ( z1 + B 2 3 p1 p 1 ) − ( z1 + 1 ) = − h + ( pN + γ d h − pN ) γ γ γ ⇒ ( z1 + 3 p1 p ) − ( z1 + 1 ) = − h + 0.8h = −0.2h γ γ Áp dụng phương trình động lượng cho đoạn ống AB z1 + p1 v12 p v2 + = z2 + 2 + 2 γ 2g γ 2g 2 v2 − v12 p p = ( z1 + 1 ) − ( z2 + 2 ) = −0.2h... 1 42.Q 2 1 1 ΠD12 P1 = p1.S1 = γ 2 ( 4 − 4 ) 2g Π D3 D1 4 1 Q 2 D12 1 1 2γ ( 4 − 4) = g Π D3 D1 2.9, 81. 103 (0, 0497)2 (0, 2) 2  1 1  − =  4 4 ÷ 9, 81 Π  (0 ,1) (0, 2)  = 0,5897 (N) + ρQ(V3 – V1) = ρ Q 4Q  1 1   2− 2÷ Π  D3 D1   1 4 9, 81. 103 1  (0, 0497) 2  − = 2 2 ÷ Π 9, 81  (0 ,1) (0, 2)  = 0,2359 (N) ⇒ F = 0,2359 – 0,5897 = -0 ,3538 (N) Lực nước tác dụng lên thành ống AB R = F = 0,35... 4 2 v2 − v12 Q 2 1 1 Q 2 1   D2   1 −  = ( 2 − )= ÷  = −0.2h 2g 2 g S 2 S12 2 g S22   D1     Q = S2 2 2 g (−0.2h) 4 D  1  2 ÷  D1  = Π (0.4) 4 4 2.9, 81. 0, 2.( −0, 6) 4  0.4  1  ÷  0.2  = 0.0497( m3 / s ) Phương trình động lượng cho khối lưu chất giới hạn bởi 2 mặt cắt 1 -1 ; 3 – 3 dầu ( 0.8) Trong đó: ⇒ z1 = z3 v2 p1 v12 + = 3 γ 2g 2g và p3 = 0 h 2 p3 v3 p1 v12 z1 + + = z3 . d,m n 1 2 3 4 5 6 7 8 12 00 10 00 800 10 50 16 00 820 520 440 0.40 0.32 0.24 0.24 0.28 0.20 0.20 0.20 0. 016 0. 016 0.020 0. 016 0. 015 0. 015 0. 016 0. 014 ong l,m d,m n 9 10 11 12 13 14 15 850 900 920 760 660 620 680 0.40 0.24 0.20 0.32 0 .18 0 .16 0 .16 0. 014 0. 014 0. 016 0. 016 0. 015 0. 015 0. 015 1 2 9 3 6 12 13 14 15 7 8 10 11 5 4 600. 2-2 g vp z g vp zH nn b 22 2 22 2 2 11 1 ++=+++ γγ Tá có hpp Hg . 12 γ += Q = V 1 A 1 =V 2 A 2 =>V 1 =Q/A 1 =3.383m/s V 2 =Q/A 2 =6. 015 m/s )(56.75,0 81, 9.2 383.3 81, 9.2 015 ,6 5,0. 1 6 ,13 22 2222 22 2 1 2 2 12 2 11 2 2 1 12 2 11 2 22 m h g v g v h zz g vp g v hp zz g vp g vp H n Hg nn Hg nn b =−−+= −−+= −+−−+ + =−+−−+=⇒ γ γ γγ γ γγ . Công. D γ Π − Π = 2 2 1 4 4 3 1 1 1 1 2 . . ( ) Q D g D D γ − Π = 3 2 2 4 4 2.9, 81. 10 (0,0497) .(0,2) 1 1 . 9, 81 (0 ,1) (0,2)   −  ÷ Π   = 0,5897 (N) + ρQ(V 3 – V 1 ) = 2 2 3 1 4 1 1Q Q D D ρ 

Ngày đăng: 15/06/2015, 18:46

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan