Đang tải... (xem toàn văn)
báo cáo mang tính chất tham khảo để giúp các bạn có thể xem xét và đóng góp ý kiến. Nếu các bạn thấy hay có thể tải về để chỉnh sửa và sử dụng. Bài báo cáo về mạch lưu chất giúp ta nghiên cứu về các dòng chảy và các cách xác định về các loại dòng chảy
III PHÚC TRÌNH: 1/ SỐ LIỆU VÀ XỬ LÍ SỐ LIỆU: Thí nghiệm STT Chế độ mở HT ¾ ½ ¼ HT ¾ ½ ¼ HT ¾ ½ ¼ 4 Lần Lần Lần W(lít) t(s) 13 12.7 12.2 9.7 13.5 12.8 12.5 9.7 13.3 12.9 12.7 9.5 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 Δpm(cm H2O) 13.9 13.7 13.2 10.1 13.9 13.6 13.1 10.0 13.9 13.6 13.2 10.3 Tính trung bình kết lần thí nghiệm ta có bảng số liệu : STT Chế độ mở W(lít) t(s) Δpm(cm H2O) HT ¾ ½ ¼ 13.27 12.80 12.47 9.63 40 40 40 40 13.9 13.6 13.2 10.1 ρ Δpv (cm H2O) 10.9 10.2 10 7.8 - Khối lượng riêng nước: - Độ nhớt nước: μ = 0.0008 - Trọng lượng riêng nước: γ = ρ.g = 995.9,81 = 9761 - Gia tốc trọng trường: g = 9,81 - mmH2O =9.81 - = 995 => cm H2O = 98.1 Δpv (cm H2O) 10.9 10.2 10 7.8 11 10.3 10.1 10.9 10.5 10.1 7.8 Ở chế độ mở hoàn toàn: Q= - - - - Lưu lượng: Ta có: Ta có: W 13.27 = = 0.332 t 40 ∆Pm ∆Pm 98.1 13.9 x.98.1 = = ρg ρg 995.9,81 (lít/s) =0.13928mH2O =13.97 cm H2O ∆Pv ∆Pv 98.1 10.9 x98.1 = 100 = ρg ρg 995.9,81 =0.10955mH2O =10.955 cm H2O Vận tốc qua màng chắn venturi: V = 4Q πd 0,332 1000 3,14.0,017 = = 1.463 m/s (với d = 17 mm: đường kính lỗ venturi màng chắn) ρVd 995 x1.463x0.017 = µ 0.0008 - Re = - Hệ số màng chắn: = 30933 0.017 9761x (1 − ) 0.04 x9.81 x(13.9 x98.1) γ (1 − β ) g∆Pm o - Cm = V =1.463x = 0.869 Hệ số venturi: 0.017 9761x(1 − ) 0.04 x9.81 x(10.9 x98.1) γ (1 − β ) g∆Pv o Cv = V = 1.463x = 0.98 Tính toán tương tự cho chế độ mở khác ta thu kết sau: ST T Ch W(lít t(s ế ) ) độ mở HT 13.27 40 ¾ 12.80 40 (cm Q H2O) (lit/s ) 0.33 0.32 13.97 13.70 (cm H2O) 10.99 10.25 V(m/s ) 1.462 1.411 Re Cm Cv 3091 2982 0.86 0.87 0.98 1.01 ½ 12.47 40 0.31 ¼ 9.63 40 0.24 Đồ thị lưu lượng Q theo 13.23 10.05 1.374 10.18 7.84 1.062 2904 2244 0.89 1.02 1.02 1.16 Hệ số lưu lượng kế Cm Cv theo Re Thí nghiệm 2: STT Chế độ mở 1/4 1/2 3/4 HT ΔPm (cm H2O) theo ống A 2.1 4.3 5.6 5.7 ΔP ống A (cm H2O) 0.3 0.5 0.6 0.7 STT Chế độ mở 1/4 1/2 3/4 HT ΔPm (cm H2O) theo ống B 0.8 3.4 4.4 4.6 ΔP ống B (cm H2O) 0.3 1.8 3.8 2.4 STT Chế độ mở 1/4 1/2 3/4 HT ΔPm (cm H2O) theo ống C 0.7 3.6 3.8 ΔP ống C (cm H2O) 3.8 7.6 8.3 8.2 STT Chế độ mở 1/4 1/2 3/4 HT ΔPm (cm H2O) theo ống D 1.2 2.1 2.1 ΔP ống D (cm H2O) 6.7 10.2 10.6 10.7 Tính thừa số ma sát ống dẫn Ống A: Ở chế độ mở hoàn toàn: - - Ta có: Ta có: ∆Pm ∆Pm 98 2.1.98.1 = 100 = 100 = 2.110 ρg ρg 995.9,81 ∆P ∆P.98 0.3.98.1 = 100 = 100 = 0.302 ρg ρg 995.9,81 cmH2O cmH2O Từ kết tính toán thí nghiệm ta vẽ đồ thị biểu diễn mối quan hệ Q ∆Pm ρg , phương trình biểu diễn mối quan hệ chúng là: ∆Pm ρg Q = 0.023 + 0.002 Lưu lượng: Q = 0.023 x 2.110 +0.002 = 0.051 (lít/s) - Vận tốc dòng: V= - 4Q πd 0.051 1000 3.14 x 0.029 4x = = 0.077 m/s (với d=29mm: đường kính ống A) Thừa số ma sát ống A: f = - ∆P.2.g.d LV = 0.302 x x9.81 x0.029 1.5 x100 x0.077 = 0.195 ( với L=1.5m: chiều dài ống A) Chuẩn số Reynolds: Re = - ρVd 995 x 0.077 x0.029 = µ 0.0008 = 2761 Tính tương tự cho độ mở khác ống A ta kết thể bảng số liệu sau: Chế độ mở ∆P ρg ∆Pm ρg Q (lít/s) V(m/s) f Re HT ( cm H2O) 0.302 ( cm H2O) 2.111 0.051 0.077 0.195 2761 ¾ 0.503 4.322 0.101 0.154 0.081 5540 ½ 0.603 5.628 0.131 0.199 0.058 7182 ¼ 0.704 5.729 0.134 0.203 0.065 7308 Thực phép tính tương tự tính cho ống A với việc sử dụng số liệu đo cho ống B, C, D thí nghiệm đường kính ống B,C, D là: 22mm, 17mm, 13.5mm, chiều dài ống B, C, D 1.5m ta tính kết sau: Ống B: Chế độ mở HT ∆P ρg ∆Pm ρg ( cm H2O) 0.302 ( cm H2O) 0.804 Q (lít/s) V(m/s) f Re 0.020 0.054 0.298 1476 ¾ 1.809 3.417 0.081 0.212 0.116 5804 ½ 3.819 4.422 0.104 0.273 0.147 7469 ¼ 2.412 4.623 0.108 0.285 0.085 7802 Ống C: Ch ế độ mở HT ∆P ρg ∆Pm ρg Q (lít/s) V(m/s) f Re ( cm H2O) ( cm H2O) 3.819 0.704 0.018 0.080 1.322 1694 ¾ 7.638 3.618 0.085 0.376 0.120 7942 ½ 8.342 3.819 0.090 0.396 0.118 8373 ¼ 8.241 4.020 0.094 0.416 0.106 8804 Ống D: Chế độ mở ∆P ρg ∆Pm ρg Q (lít/s) V(m/s) f Re HT ( cm H2O) 6.734 ( cm H2O) 1.206 0.030 0.208 0.275 3490 ¾ 10.251 2.010 0.048 0.337 0.159 5661 ½ 10.653 2.111 0.051 0.353 0.151 5932 ¼ 10.754 2.111 0.051 0.353 0.152 Đồ thị biểu thị mối quan hệ f Re Thí nghiệm 3: Van HT 3/4 1/2 1/4 Van HT 3/4 1/2 HT 3/4 1/2 HT 3/4 1/2 HT 3/4 1/2 ΔPm 5.6 5.3 5.1 5.6 5.2 4.9 5.2 4.1 3.9 2.2 1.8 0.8 Tính chiều dài tương đương van: Ở chế độ van mở hoàn toàn van mở hoàn toàn: ∆Pm = - Ta có: ∆Pm 98.1 5,6.98.1 100 = 100 = 5.628 ρg 995.9,81 cmH2O ΔPvan 0.3 0.3 0.32 0.3 0.35 0.37 0.32 0.4 0.4 0.35 0.4 0.5 5932 ∆Pv = ∆Pv.98 0.3.98.1 100 = 100 = 0.302 ρg 995.9,81 - Ta có: - Lưu lượng: Q = 0.023x5.628 + 0.002 = 0.131 lít/s Vận tốc dòng: V= - 4Q πd 0.131 1000 3.14 x 0.04 cmH2O 4x = = 0.104 m/s = 10.4 cm/s V 0.104 = g x9.81 = 0.000551 - Chuẩn số Reynolds : Re= - ρVd 995 x0.104 x 0.04 = µ 0.0008 = 5174 Từ thí nghiệm ta vẽ đồ thị quan hệ f Re Phương trình biểu diễn mối quan hệ chúng là: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ f theo Re ống A f = -3x10-5.Re + 0.267 Thừa số ma sát: f = -3x10-5.Re + 0.267 = -3x10-5x2761 + 0.267 = 0.184 ξd 0.04 x0.04 = = f 0.184 Chiều dài tương đương: le = - (với ξ 0.0087 m = 0.04 ứng với trường hợp ống mở hoàn toàn, d= 40mm: đường kính ống ) Thực phép tính tương tự cho chế độ mở khác van ta tính kết sau: Độ mở HT ∆Pvan ρg ∆Pm ρg (cmH2O) 0.302 (cmH2O ) 5.628 Q (lít) V (m/s) V2/2g f Re le 0.13 0.105 0.000558 0.111 5207 0.014 ¾ 0.302 0.13 5.628 0.105 0.12 ½ 0.322 5.226 0.352 2.211 0.111 5207 0.014 0.122 4840 0.013 0.204 2094 0.008 0.00048 0.097 0.05 ¼ 0.000558 0.00009 0.042 Dùng số liệu đo thí nghiêm trở lực theo độ mở van van mở ¾ ; ξ ξ ½ là: =0,26; =2,06 thực tính toán tương tự cho độ mở khác van , kết tính toán thu thể bảng sau: Trường hợp van mở 3/4: - ∆Pvan ρg ∆Pm ρg Q (lít) V (cm/s) V2/2g f Re le HT (cmH2O) 0.302 (cmH2O ) 5.327 0.125 0.099 0.000501 0.119 4932 0.087 ¾ 0.352 5.226 0.122 0.097 0.000482 0.122 4840 0.085 ½ 0.402 4.121 0.097 0.077 0.000303 0.152 3833 0.068 ¼ 0.402 1.809 0.044 0.035 0.000061 0.215 1727 0.048 Độ mở Trường hợp van mở 1/2 : - Độ mở HT ∆Pvan ρg ∆Pm ρg (cmH2O) (cmH2O ) 0.322 ¾ 0.372 ½ 0.402 ¼ 0.503 5.126 4.925 3.920 0.804 V2/2g f Re 0.095 0.00046 0.125 4749 0.092 0.00042 0.130 4566 0.073 0.00027 0.157 3650 0.016 0.00001 0.243 812 Q (lít) V (cm/s) 0.120 0.115 0.092 0.020 le 0.662 0.634 0.523 0.340 Đồ thị thể phụ thuộc lưu lượng Q theo độ mở van III BÀN LUẬN: Nhận xét giản đồ so sánh kết quả: a) Thí nghiệm : Hệ số lưu lượng kế Cm Cv theo chế độ chảy (Re) So sánh Cm Cv : V =C ∆P.2 g (1 − β ) Theo lý thuyết, với đường kính lỗ đường kính lỗ màng (venturi) nên V2 β ∆P Do C tỉ lệ nghịch với Cấu tạo màng chắn venturi khác Màng chắn thay đổi kích thước đột ngột nên tổn thất áp suất lớn venturi ⇒ Cm < Cv Kết thí nghiệm cho thấy kết luận Sự phụ thuộc Cm Cv theo Re : Theo phương trình trên, hệ số lưu lượng tỉ lệ thuận với vận tốc dòng chảy tỉ lệ nghịch với ∆P (V) Re tăng kéo theo ∆P ∆P tăng C tăng hay giảm phụ thuộc vào mức độ tăng nhiều hay Re So sánh lưu lượng kế màng venturi : ∆Pm Do > ∆Pv nên sử dụng lưu lượng kế venturi cho kết lưu lượng xác b) Thí nghiệm : Hệ số ma sát f theo chế độ chảy (Re) cho ống 1” ½” Theo lý thuyết : ∆/d) Khu vực chảy tầng f=f1(Re) Khu vực chảy rối thành trơn f=f2(Re) Khu vực độ từ chảy rối thành trơn sang chảy rối thành nhám: f=f 3(Re, Khu vực chảy với thành nhám hoàn toàn f=f4(∆/d) Theo thực nghiệm : Giản đồ hệ số ma sát theo Re : gồm có vùng: ε D + 5000 < Re < 30000 : hệ số ma sát giảm Re tăng Theo lý thuyết, không đổi nên đường biễu diễn f theo Re không phụ thuộc chiều dài ống thực nghiệm cho thấy chiều dài ống ảnh hưởng đến f Điều giải thích độ nhám ống kh6ng không suốt chiều dài ống, đóng cặn… 0.316 Re / Trong vùng f tính theo công thức Re = sai số lớn so với thục nghiệm điều kiện tiến hành thí nghiệm không không hoàn toàn giống nhau, ống phòng thí nghiệm bị đóng cặn, rỉ sét, trình xác định tổn thất cột áp không xác… + Re > 30000 : hệ số ma sát không đổi Re tăng c) Thí nghiệm : Đặc tuyến van, xác định chiều dài tương đương (L e) phạm vi ứng dụng van Giản đồ Q theo độ mở van vài áp suất : Theo đồ thị ta thấy, ứng với giá trị tổn thất cột áp định, lưu lượng tăng theo độ mở van Chiều dài tương đương van : Độ mở van ảnh hưởng đến chiều dài tương đương van Độ mở lớn, khả cản trở dòng chảy nhỏ, chiều dài tương đương bé Chiều dài tương đương nhỏ van mở hoàn toàn Đặc tuyến van : Thực nghiệm cho thấy đặc tuyến van có dạng lõm ( đường 45 ) giản đồ nên van cầu, sử dụng cần lưu lượng nhỏ muốn điều chỉnh lưu lượng tăng giảm với lượng nhỏ Do có tượng giảm áp suất lưu chất chảy qua van nên chức thay đổi lưu lượng dòng chảy, van sử dụng làm van tiết lưu hệ thống khác Sai số mắc phải làm thí nghiệm: Các giá trị tổn thất cột áp xác định mắt dao động liên tục nên kết thu có sai số Một vài số liệu xác định kết thí nghiệm trước nên dẫn đến tượng sai số lặp lại nhiều lần Các ống dẫn thí nghiệm có độ nhám không đồng , bị đóng cặn… Sự rò rỉ chất lỏng dọc đường ống, làm tổn thất lượng Sự hoạt động không ổn định bơm Sự gỉ sét không đồng bên ống dẫn đến độ nhám thành ống không Độ mở van không đồng lần thí nghiệm Trong lúc thí nghiệm ống bị rò rỉ Mục đích sử dụng van Điều chỉnh lưu lượng chất lỏng dựa vào độ mở van , nhờ mà giảm trở lực ma sát trở lực cục , giảm tổn thất lượng Để giảm trở lực ông dẫn ta giảm chiều dài ống, tăng đường kính ống (ΔPm giảm ) Giảm hệ số trở lực λ , ξ cách chọn ống , van độ mở van * Tài liệu tham khảo: - Tập 3: Quá Trình Thiết Bị Và Truyền Khối - Võ Văn Bang - Vũ Bá Minh - Giáo trình Thí Nghiệm Quá Trình Thiết Bị - Bài tập Truyền khối tập - Trịnh Văn Dũng [...]... có dạng lõm ( dưới đường 45 0 ) như trên giản đồ nên đây là van cầu, được sử dụng khi cần lưu lượng nhỏ và khi muốn điều chỉnh lưu lượng tăng hoặc giảm với lượng nhỏ Do có hiện tượng giảm áp suất của lưu chất khi chảy qua van nên ngoài chức năng thay đổi lưu lượng dòng chảy, van còn được sử dụng làm van tiết lưu trong các hệ thống khác 2 Sai số mắc phải khi làm thí nghiệm: Các giá trị tổn thất cột... thuộc của Cm và Cv theo Re : Theo phương trình trên, hệ số lưu lượng tỉ lệ thuận với vận tốc dòng chảy và tỉ lệ nghịch với ∆P (V) Re tăng kéo theo ∆P ∆P tăng do đó C tăng hay giảm phụ thuộc vào mức độ tăng nhiều hay ít của Re và So sánh lưu lượng kế màng và venturi : ∆Pm Do hơn > ∆Pv nên khi sử dụng lưu lượng kế venturi sẽ cho kết quả lưu lượng chính xác b) Thí nghiệm 2 : Hệ số ma sát f theo chế... độ nhám không đồng nhất , bị đóng cặn… Sự rò rỉ chất lỏng dọc đường ống, làm tổn thất năng lượng Sự hoạt động không ổn định của bơm Sự gỉ sét không đồng đều bên trong ống dẫn đến độ nhám thành ống không đều Độ mở của các van không đồng nhất giữa các lần thí nghiệm Trong lúc thí nghiệm ống bị rò rỉ 3 Mục đích sử dụng van Điều chỉnh lưu lượng chất lỏng dựa vào độ mở của van , nhờ đó mà giảm... nghiệm 3 : Đặc tuyến van, xác định chiều dài tương đương (L e) và phạm vi ứng dụng của van Giản đồ Q theo độ mở của van ở 1 vài áp suất : Theo đồ thị ta thấy, ứng với 1 giá trị tổn thất cột áp nhất định, lưu lượng tăng theo độ mở của van Chiều dài tương đương của van : Độ mở của van cũng ảnh hưởng đến chiều dài tương đương của van Độ mở càng lớn, khả năng cản trở dòng chảy càng nhỏ, chiều dài tương đương