TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA CÔNG TRÌNH BỘ MÔN THỦY LỰC - THỦY VĂN - BÁO CÁO THÍ NGHIỆM THỦY LỰC Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên: Lớp: Nhóm: HÀ NỘI ./ BÁO CÁO THÍ NGHIỆM THỦY LỰC MỤC LỤC Bài PHƯƠNG TRÌNH THỦY TĨNH 1.1 Yêu cầu 1.2 Công thức sử dụng 1.3 Đo đạc tính toán 1.4 Nhận xét kết thí nghiệm Bài THÍ NGHIỆM REYNOLDS 2.1 Yêu cầu 2.2 Công thức sử dụng 2.3 Đo đạc tính toán 2.4 Nhận xét kết thí nghiệm Bài TỔN THẤT DỌC ĐƯỜNG 3.1 Yêu cầu 3.2 Công thức sử dụng 3.3 Đo đạc tính toán 10 3.4 Nhận xét kết thí nghiệm 10 Bài TỔN THẤT CỤC BỘ 11 4.1 Yêu cầu 11 4.2 Công thức sử dụng 11 4.3 Đo đạc tính toán 11 4.4 Nhận xét kết thí nghiệm 11 Bài PHƯƠNG TRÌNH BERNOULLI 12 5.1 Yêu cầu 12 5.2 Công thức sử dụng 12 5.3 Đo đạc tính toán 12 5.4 Nhận xét kết thí nghiệm 16 Bài DÒNG CHẢY QUA LỖ 17 6.1 Yêu cầu 17 6.2 Công thức sử dụng 17 6.3 Đo đạc tính toán 17 6.4 Nhận xét kết thí nghiệm 18 Bài DÒNG CHẢY QUA VÒI 19 7.1 Yêu cầu 19 7.2 Công thức sử dụng 19 7.3 Đo đạc tính toán 19 7.4 Nhận xét kết thí nghiệm 20 Bài THÍ NGHIỆM BƠM 21 8.1 Yêu cầu 21 8.2 Công thức sử dụng 21 8.3 Đo đạc tính toán 21 8.4 Nhận xét kết thí nghiệm 22 Bài ĐO ĐỘ NHỚT CỦA CHẤT LỎNG 23 9.1 Yêu cầu 23 9.2 Thiết bị thí nghiệm 23 9.3 Trình tự thí nghiệm 23 9.4 Nhận xét kết thí nghiệm 23 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM THỦY LỰC DANH MỤC BẢNG Bảng Bảng Bảng Bảng Bảng Bảng Bảng Bảng Bảng Bảng Kết thí nghiệm phương trình thủy tĩnh Kết thí nghiệm Reynolds Kết xác định lưu lượng vận tốc ống Kết thí nghiệm tổn thất dọc đường 10 Kết thí nghiệm tổn thất cục 11 Kết thí nghiệm phương trình Bernoulli 13 Kết kiểm định thí nghiệm phương trình Bernoulli 14 Kết thí nghiệm dòng chảy qua lỗ 18 Kết thí nghiệm dòng chảy qua vòi 20 10 Kết thí nghiệm máy bơm 22 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM THỦY LỰC DANH MỤC HÌNH Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Mô hình thí nghiệm phương trình thủy tĩnh Mô hình thí nghiệm Reynolds Mô hình máng lường Mô hình tổng thể thí nghiệm sức cản phương trình Bernoulli Mô hình thí nghiệm tổn thất dọc đường 10 Mô hình thí nghiệm tổn thất cục 11 Mô hình thí nghiệm phương trình Bernoulli 12 Mô hình thí nghiệm dòng chảy qua lỗ 17 Mô hình thí nghiệm dòng chảy qua vòi 19 10 Mô hình thí nghiệm dòng chảy qua vòi 21 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM THỦY LỰC Bài PHƯƠNG TRÌNH THỦY TĨNH 1.1 Yêu cầu - Kiểm chứng phương trình thủy tĩnh - So sánh kết thí nghiệm với lý thuyết 1.2 Công thức sử dụng z p  const  đó: z - độ cao vị trí từ trọng tâm ống đo áp đến mặt chuẩn (đáy bình) p - độ cao đo áp từ trọng tâm ống đo áp đến mặt thoáng  1.3 Đo đạc tính toán Hình Mô hình thí nghiệm phương trình thủy tĩnh Bảng Kết thí nghiệm phương trình thủy tĩnh đơn vị: cm TT Chiều sâu h Kết đo đạc z1 = z2 = z3 = p1/ = p2/ = p3/ = z1 + p1/ = z2 + p2/ = z3 + p3/ = z1 = z2 = z3 = p1/ = p2/ = p3/ = z1 + p1/ = z2 + p2/ = z3 + p3/ = z1 = z2 = z3 = p1/ = p2/ = p3/ = z1 + p1/ = z2 + p2/ = z3 + p3/ = BÁO CÁO THÍ NGHIỆM THỦY LỰC 1.4 Nhận xét kết thí nghiệm BÁO CÁO THÍ NGHIỆM THỦY LỰC Bài THÍ NGHIỆM REYNOLDS 2.1 Yêu cầu - Quan sát trạng thái chảy - Xác định số Reynolds (Re) ứng với trạng thái chảy - So sánh kết thí nghiệm với lý thuyết 2.2 Công thức sử dụng Re  vd  đó: v - vận tốc dòng chảy ống thí nghiệm, cm/s; d - đường kính ống, cm;  - hệ số nhớt động học phụ thuộc vào nhiệt độ nước, cm2/s  0, 0178  0, 0337t o  0, 000221t o2 2.3 Đo đạc tính toán Hình Mô hình thí nghiệm Reynolds - Mở khóa K1, điều chỉnh khóa K2 để dòng màu xuất ống Quan sát trạng thái chảy, tiến hành đo đạc lấy số liệu lưu lượng từ máng lường - Tăng độ mở khóa K2, quan sát tượng, tiến hành đo đạc lấy số liệu, xuất trạng thái chảy rối ống - Giảm độ mở khóa K2, quan sát tượng, tiến hành đo đạc lấy số liệu, xuất trạng thái chảy tầng ống Xác định lưu lượng máng lường (đập tràn thành mỏng mặt cắt hình tam giác) Hình Mô hình máng lường BÁO CÁO THÍ NGHIỆM THỦY LỰC + Xác định chiều cao đỉnh đập P (đóng khóa, chờ mực nước ống đo áp ổn định, xác định giá trị mực nước ống đo áp, lúc E = P) + Xác định lưu lượng từ biểu đồ quan hệ Q ~ H máng lường Bảng Kết thí nghiệm Reynolds Trạng thái TT chảy (quan sát) Tính lưu lượng P (cm) E (cm) H (cm) Q (cm3/s) to  v o ( C) (cm2/s) (cm/s) Re Trạng thái chảy (tính toán) 10 2.4 Nhận xét kết thí nghiệm BÁO CÁO THÍ NGHIỆM THỦY LỰC Bài TỔN THẤT DỌC ĐƯỜNG Hình Mô hình tổng thể thí nghiệm sức cản phương trình Bernoulli Với lưu lượng chảy ống thực cho thí nghiệm Lưu lượng xác định máng lường (Hình 3) Đường kính ống sau: d1 = d2 = d3 = d6 = d7 = d8 = d10 = d11 = 1,5 cm d4 = d5 = 2,6 cm d9 = 0,7 cm Bảng Kết xác định lưu lượng vận tốc ống Tính lưu lượng TT P (cm) E (cm) H (cm) d = 0,7 cm Q v (cm3/s) (cm/s) v2/2g (cm) d = 1,5 cm v (cm/s) v2/2g (cm) d = 2,6 cm v (cm/s) v2/2g (cm) 3.1 Yêu cầu - Xác định hệ số cản Darcy  cho ống kẽm - So sánh kết thí nghiệm với lý thuyết 3.2 Công thức sử dụng hd   L v2 d 2g    hd d 2g L v2 đó: hd - cột nước tổn thất dọc đường, cm;  - hệ số cản Darcy; L - chiều dài đoạn ống, cm; BÁO CÁO THÍ NGHIỆM THỦY LỰC d - đường kính ống, cm; v - vận tốc dòng chảy ống, cm/s; g - gia tốc trọng trường, cm/s2 3.3 Đo đạc tính toán Hình Mô hình thí nghiệm tổn thất dọc đường Bảng Kết thí nghiệm tổn thất dọc đường TT Q (cm3/s) H1 (cm) H2 (cm)  Re Trạng thái chảy Re Trạng thái chảy Kiểm định kết TT Q (cm3/s) H1 (cm) H2 (cm) hd Ghi chú: Giá trị lưu lượng Q, v lấy Bảng 3.4 Nhận xét kết thí nghiệm 10 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM THỦY LỰC Bài TỔN THẤT CỤC BỘ 4.1 Yêu cầu - Xác định hệ số tổn thất cục mở rộng đột ngột đm thu hẹp đột ngột đt - So sánh kết thí nghiệm với lý thuyết 4.2 Công thức sử dụng hc   v2 2g    hc 2g v2 đó: Hình Mô hình thí nghiệm tổn thất cục hc - cột nước tổn thất cục bộ, cm;  - hệ số tổn thất cục bộ; 4.3 Đo đạc tính toán Bảng Kết thí nghiệm tổn thất cục TT H3 (cm) H4 (cm) H5 (cm) H6 (cm) đm đt hc đm hc đt Kiểm định kết TT H3 (cm) H4 (cm) H5 (cm) H6 (cm) Ghi chú: Giá trị lưu lượng Q, v lấy Bảng 4.4 Nhận xét kết thí nghiệm 11 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM THỦY LỰC Bài PHƯƠNG TRÌNH BERNOULLI 5.1 Yêu cầu - Kiểm chứng phương trình Bernoulli viết cho toàn dòng chất lỏng thực chuyển động ổn định - Xác định, tính toán, vẽ đường đo áp đường - So sánh kết thí nghiệm với lý thuyết 5.2 Công thức sử dụng p  v2 p  v2 zA  A  A A  zB  B  B B  hw A B  2g  2g đó: z - vị đơn vị (độ cao vị trí), cm; p - áp đơn vị (độ cao áp suất), cm;  z p - đơn vị (cột nước đo áp), cm;  v2 - động đơn vị (cột nước lưu tốc), cm; 2g  - hệ số sửa chữa (hiệu chỉnh) động năng,  = 1,05  1,11; hw - tổng tổn thất cột nước, cm 5.3 Đo đạc tính toán Hình Mô hình thí nghiệm phương trình Bernoulli 12 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM THỦY LỰC Bảng Kết thí nghiệm phương trình Bernoulli TT Năng lượng z H7 (cm) H8 (cm) H9 (cm) H10 (cm) H11 (cm) p  v 2g z p v   2g hw  / c z (7-8) (8-9) (9-10) (10-11)  cđm cđt  (7-8) (8-9) (9-10) (10-11)  cđm cđt  (7-8) (8-9) (9-10) (10-11)  cđm cđt  (7-11) p  v 2g z p v   2g hw  / c z (7-11) p  v 2g z p v   2g hw  / c (7-11) Ghi chú: Giá trị lưu lượng Q, v lấy Bảng 13 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM THỦY LỰC Bảng Kết kiểm định thí nghiệm phương trình Bernoulli TT Năng lượng H7 (cm) H8 (cm) H9 (cm) H10 (cm) H11 (cm) Thực đo z p  v 2g z p v   2g hw (7-8) (8-9) (9-10) (10-11) (7-11) (10-11) (7-11) (10-11) (7-11) Tính toán z p  v 2g z p v   2g hw (7-8) (8-9) (9-10) Sai số tuyệt đối z p  v 2g z p v   2g hw (7-8) (8-9) (9-10) 14 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM THỦY LỰC TT Năng lượng H7 (cm) H8 (cm) H9 (cm) H10 (cm) H11 (cm) Thực đo z p  v 2g z p v   2g hw (7-8) (8-9) (9-10) (10-11) (7-11) (10-11) (7-11) (10-11) (7-11) Tính toán z p  v 2g z p v   2g hw (7-8) (8-9) (9-10) Sai số tuyệt đối z p  v 2g z p v   2g hw (7-8) (8-9) (9-10) Ghi chú: Giá trị lưu lượng Q, v lấy Bảng 15 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM THỦY LỰC 5.4 Nhận xét kết thí nghiệm 16 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM THỦY LỰC Bài DÒNG CHẢY QUA LỖ 6.1 Yêu cầu - Xác định loại lỗ - Xác định vận tốc v, vc lưu lượng Q qua lỗ - Xác định hệ số lưu tốc lỗ, hệ số lưu lượng lỗ hệ số co hẹp  lỗ - So sánh kết thí nghiệm với lý thuyết 6.2 Công thức sử dụng - Phương trình quỹ đạo vận ném ngang x  vc t  vc  x t y y gt  t  2 g - Công thức xác định vận tốc lưu lượng qua lỗ v c  lç 2gH  lç  vc 2gH Q  lç S 2gH  lç  Q S 2gH đó: x, y - tọa độ theo phương ngang phương đứng quỹ đạo dòng chảy qua lỗ, cm; vc - vận tốc dòng chảy mặt cắt co hẹp, cm/s; Q - lưu lượng qua lỗ, cm3/s; H - cột nước trước lỗ, cm; S - diện tích mặt cắt ướt lỗ, cm2; lỗ - hệ số lưu tốc lỗ lỗ - hệ số lưu lượng lỗ, lỗ = lỗ;  - hệ số co hẹp qua lỗ 6.3 Đo đạc tính toán Hình Mô hình thí nghiệm dòng chảy qua lỗ 17 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM THỦY LỰC Bảng Kết thí nghiệm dòng chảy qua lỗ e (cm) S (cm2) P (cm) E (cm) H (cm) Q (cm3/s) v (cm/s) H (cm) Giá trị Điểm Điểm Điểm Điểm Điểm X (cm) Y (cm) vc (cm/s) lỗ lỗ 1 = lỗ/ lỗ 2 = vc/v  = 1 - 2 6.4 Nhận xét kết thí nghiệm 18 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM THỦY LỰC Bài DÒNG CHẢY QUA VÒI 7.1 Yêu cầu - Xác định loại vòi - Xác định vận tốc v lưu lượng Q qua vòi - Xác định hệ số lưu tốc vòi, hệ số lưu lượng vòi vòi 7.2 Công thức sử dụng - Phương trình quỹ đạo vận ném ngang x  vt  v  x t y y gt  t  2 g - Công thức xác định vận tốc lưu lượng qua vòi v  v òi 2gH  v òi  vc 2gH Q   v òiS 2gH   v òi  Q S 2gH đó: x, y - tọa độ theo phương ngang phương đứng quỹ đạo dòng chảy qua lỗ, cm; v - vận tốc dòng chảy mặt cắt cửa vòi, cm/s; Q - lưu lượng qua vòi, cm3/s; H - cột nước trước vòi, cm; S - diện tích mặt cắt ướt vòi, cm2; vòi - hệ số lưu tốc vòi vòi - hệ số lưu lượng vòi, vòi = vòi; 7.3 Đo đạc tính toán Hình Mô hình thí nghiệm dòng chảy qua vòi 19 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM THỦY LỰC Bảng Kết thí nghiệm dòng chảy qua vòi e (cm) S (cm2) P (cm) E (cm) H (cm) Q (cm3/s) v1 (cm/s) H (cm) Giá trị Điểm Điểm Điểm Điểm Điểm X (cm) Y (cm) v2 (cm/s) vòi vòi vòi - vòi v = v1 - v2 7.4 Nhận xét kết thí nghiệm 20 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM THỦY LỰC Bài THÍ NGHIỆM BƠM 8.1 Yêu cầu Xây dựng đường đặc tính Q ~ H bơm 8.2 Công thức sử dụng v2 H  Háp kÕ  Hchân không kÕ  Z  ®Èy  v hút 2g đó: H - chiều cao làm việc máy bơm, m; Háp kế - cột nước áp suất dư, m; Hchân không kế - cột nước áp suất chân không, m; Z - chênh lệch vị điểm mắc chân không kế trực kim áp kế, m; vđẩy - vận tốc dòng chảy ống đẩy sau máy bơm, m/s; vhút - vận tốc dòng chảy ống hút trước máy bơm, m/s; g - gia tốc trọng trường, m/s2 Vì ống đẩy ống hút nên vđẩy = vhút, đó: v2 ®Èy  v 2hút 2g 0 Vậy: H  Háp kÕ  Hchân không kÕ  Z 8.3 Đo đạc tính toán Hình 10 Mô hình thí nghiệm dòng chảy qua vòi Việc xác định lưu lượng Q máng lường tương tự  (Hình 3) 21 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM THỦY LỰC Bảng 10 Kết thí nghiệm máy bơm Tính lưu lượng TT P (cm) E (cm) H (cm) Háp kế Q kG/cm2 (cm3/s) m H2O Hchân không kế kG/cm m H2O Z (m) H (m) Biểu đồ quan hệ Q ~ H 8.4 Nhận xét kết thí nghiệm 22 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM THỦY LỰC Bài ĐO ĐỘ NHỚT CỦA CHẤT LỎNG 9.1 Yêu cầu - Qua thí nghiệm cần nắm chất vật lý độ nhớt chất lỏng - Quan sát tượng (có phân tích) chứng tỏ thực có độ nhớt - Đo độ nhớt chất lỏng (bất kỳ) qua thí nghiệm 9.2 Thiết bị thí nghiệm Thiết bị thí nghiệm bao gồm: - Một bình trụ tròn đồng thau cố định có d = 16 cm, cao 84 cm, - Một bình nhỏ bên có d = 10,6 cm, cao 82 cm, có hai thành bên lồng vào khép kín, có nắp đậy - Hệ thống đun nóng bên - Dung tích bình đo: 100 ml 200 ml - Nhiệt kế đo nhiệt độ nước dầu từ  105oC 9.3 Trình tự thí nghiệm - Đổ 200 ml nước cất vào bình nhỏ nhiệt độ 20oC, mở nút hãm chất lỏng qua van chảy vào bình đo lưu lượng, đồng thời đo thời gian chảy nước, ký hiệu t1 - Sau đổ 200 ml dầu (chất lỏng cần đo độ nhớt) vào bình nhỏ cho chảy qua van 4, đo thời gian chảy chất lỏng, ký hiệu t2 t - Lập tỷ số Eo  độ Engler t1 - Dựa vào độ nhớt E đổi Stock (độ nhớt công nghiệp) theo công thức:   0,0731Eo  0,0631 E o (cm2/s) Thí nghiệm nhiều lần, lấy trị số trung bình   2   n (cm2/s)  n 9.4 Nhận xét kết thí nghiệm 23 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM THỦY LỰC 24