Đang tải... (xem toàn văn)
bài tập thủy lực , giảng viên tô thúy nga. sinh viên lớp 14X3Bbkdn,bài tập lớn thủy lựcđại học bách khoa đà nẵnggv tô thúy ngabài tập lớn thủy lựcđại học bách khoa đà nẵnggv tô thúy ngabài tập lớn thủy lựcđại học bách khoa đà nẵnggv tô thúy ngabài tập lớn thủy lựcđại học bách khoa đà nẵnggv tô thúy ngabài tập lớn thủy lựcđại học bách khoa đà nẵnggv tô thúy ngabài tập lớn thủy lựcđại học bách khoa đà nẵnggv tô thúy nga
Bài Tập Thủy Lực 14N60 Lê Viết Thành Phan Văn Sang Nguyễn Ngọc Hòa • • Nguyễn Văn Tiến • • • Đoàn Xuân Dũng • • Nguyễn Xuân Trường Trần Tuấn Vũ Võ Đại Nhật Nam Lê Hữu Sơn Hoàng Anh Nhất • Trần Đình Hướng Lê Nhân Hậu Huỳnh Rim Hoàng Lê Nhã Tuấn Đỗ Phú Đạt Hồ Văn Thức Trần Đức Kiên Tuấn Lực Nguyễn Đức Khôi Nguyễn Trường Cường Bài 2-11 h Cho h1 = 120mm • Tính h? Giải: Theo định luật bình thông : ⇒ 1,632 (m) ⇒h = h2 – h1 = 1,632 – 120.10-3 = 1,512 (m) Vậy h = 1,512 (m) h2 h1 Bài 2.12 Xác định áp suất dư tâm ống A độ cao thủy ngân ống đo áp h 2=25 cm Tâm ống nằm đường phân cách nước thủy ngân đoạn h = 40cm Bài giải Áp suất điểm A: PdưA = Pc + γn*h1 (1) Xét áp suất điểm C C’ thuộc mặt phẳng đẳng áp O-O PC = PC’= γn*h2 (2) Từ (1) (2) PdưA = γn*h2 + γn*h1 = 136000*0.25 + 9810*0.4 = 37924 N/m =0.38 at Bài 2-17 Cho: d2 = 125mm; d1 = 100mm; h1 = 1m; h2 = 2m; pa=735,5 mm cột thủy ngân • pck Tính pck ? Trong ống hút để van hút mở Giải: Áp lực nước tác dụng lên đĩa van hút từ lỗ vào ống hút có đường kính d1 là: h2 Pa F2 h1 d2 F1 d1 Áp lực nước tác dụng lên đĩa van hút máy bơm có đường kính d 2: • Với F1 = F2 ⇒ ⇒.(98100 + 9810.1) + 9810 (1 + 2) = 58467,6 (N/m2) ≈ 438 mm cột thủy ngân Vậy pck = 438 mm cột thủy ngân để van hút mở Áp lực nước tác dụng lên van phẳng phía bên trái : P1 =Ɣn.Ω1.b = Ɣn AO’ b (AO’ = = = = 9,81 = 444 (kN) Áp lực nước tác dụng lên văn phẳng phía bên phải : P2 = Ɣn h2 b = Ɣn b = 9.81 .4 = 40 ( kN) Áp lực nước tác dụng lên văn phẳng : P = P1 – P2 = 444 – 40 = 404 (kN) Gọi x1 , x2, x3 khoảng cách từ điểm A đến điểm đặt lực P, P1, P2 X2 = = 0,56 (m) X1 = AO’/3 = = 1,3 (m) Lấy momen lực điểm A ta có : P x = P1 x1 – P1 x2 → x = = = 1,37 (m) → OD = yD = - x = - 1,37 = 5,7 (m) Vậy P = P1 – P2 = 444 – 40 = 404 (kN) điểm đặt lực P nằm cách mực nước thượng lưu khoảng y D= 5,7m Khi độ sâu nước thượng lưu h1= 2m cửa van đứng yên ⇒Momen áp lực thủy tĩnh trục quay O ⇒Mo = P.Xp = mà P≠ => Xp=0 ⇒O điểm đặt lực P (P= P1 – P2) Áp lực nước phía thượng lưu: P1= ɣ.Ω1.b= ɣ Áp lực nước hạ lưu: P2= ɣ.Ω2.b= ɣ b B h22 Lấy momen điểm O ta có: = P1.(x => ∑ M.b.(x - ⇒X = )– P2.(x - h1 b.(x )– γ h12 = 0,76 )=0 h1 )=0 γ h22 h2 h12 h2 h13 − h23 h12 − h22 Vậy khoảng cách x từ trục quay O đến x = 0,76 Và mực nước h1>2m cửa van tự động mở Bài 6.13: Xác định lưu lượng nước chảy từ bể A qua bể D hai trường hợp: a) b) Các ống đặt nối tiếp Các ống đặt song song ống bình thường Bài 6.13: Xác định lưu lượng nước chảy từ bể A qua bể D hai trường hợp: a) b) Các ống đặt nối tiếp Các ống đặt song song ống bình thường Tra bảng 6-1b ta có : d1=200mm k1=340,8 l/s d2=150mm k2=158,4 l/s d3=100mm k3=53,61 l/s a)Áp dụng công thức ống dài nối tiếp, tổn thất cột nước toàn phần H tổng số tổn thất cột nước tổng đoạn ống : H Q= Bài 6.13: b) ta có Phương trình liên tục A : Q= 1,803=1,803 Q=1,803*340,8=160 Nước từ tháp chưa A dẫn đến điểm tiêu thụ qua hệ thống gồm ba đường ống đặt nối tiếp Trên hai đoạn AB BC, lưu lượng cấp dạng tháo nước liên tục Ở điểm cuối D, lưu lượng cấp QD = l/s Ống bình thường Bài 6.14: Nước từ tháp chưa A dẫn đến điểm tiêu thụ qua hệ thống gồm ba đường ống đặt nối tiếp Trên hai đoạn AB BC, lưu lượng cấp dạng tháo nước liên tục Ở điểm cuối D, lưu lượng cấp QD = l/s Ống bình thường 1) Tổn thất cột nước dọc đường đoạn ống = = Vậy cao trình cảu đường đo áp D : 2) Bài 6.14: Vì lưu lượng D không đổi nên tổn thất dọc đường BC, CD không đổi Mặt khác cao trình đường đo áp điễm D tăng thêm 1,5m tổng tổn thất dọc đường đoạn AB giảm 1,5m ,tức : )Lưu lượng qua ống AB có chiều dài Lưu lượng qua đoạn AB có chiều dài l/s =>l/s Vậy đường ống phụ gồm hai đường ống nối tiếp có kích thước sau : l/s l/s Ta có hệ sau ; Vậy đường ống phụ song song AB gồm hai đoạn thẳng nối tiếp Đoạn 1: Đoạn 2: Bài 6.18: Xác định đường kính tất đoạn ống vẽ đường đo áp Ống bình thường, cột nước tự điểm cuối ống h ≥ 6m Tính đường ống chính: Điểm E có cao trình (+22m) không bé so với điểm khác, đường ống nối từ tháp chứa A đến E (A – B – C – D – E) dài nên ta chọn đường làm đường ống để tính trước Các đường ống lại coi ống nhánh Kết tính toán cho ống ghi bảng sau: Điểm Đoạn ống Lưu lượng Q Đường kính d Chiều dài (l/s) (mm) l (m) Cao trình V (m/s) Θ2 K (l/s) hd (m) điểm đo áp (m) A A–B 60.9 300 620 0.86 1.05 999.3 2.43 40.82 B B–C 40.3 250 310 0.82 1.06 616.4 1.40 38.4 C C–D 28 200 418 0.89 1.05 340.8 2.96 37 D D–E 14 150 730 0.79 1.06 158.4 6.04 34.04 E 28 Bài 6.18: Tính toán đường ống nhánh Nhánh l (m) Q (l/s) Cao trình điểm đường đo áp đầu ống cuối ống hd (m) Độ dốc thủy lực K (l/s) d (mm) BF 605 8.8 38.4 28 10.4 0.0172 67.10 125 CM 216 5.8 37 28.5 8.5 0.0394 29.22 100 DN 298 9.05 34.04 25 9.04 0.030 52.25 100 Đường kính d nhánh chọn theo trị số k (phụ lục 6-1b) lớn gần trị số k (k cột thứ 8) Do tổn thất cột nước thực tế nhánh bé trị số hd ghi cột mà cột nước tự cuối nhánh lớn 5m Trong trình tính toán ta lấy θ1 = θ1 = việc chọn đường kính lớn gần cho độ dự trữ cần thiết Bài tập lớn số TT Q (l/s) d (mm) hck (m) l (m) (m) L (m) Hình dạng mc đường hầm 26 26 40 40 250 250 6.2 6.2 7 0.2 0.2 60 60 tròn tròn 1)Xác định độ cao đặt máy bơm h ? Máy bơm đặt cách mặt nước giếng khoảng z không lớn áp suất tuyệt đối mặt cắt 2-2 không bé giới hạn xác định , tức áp suất chân không không vượt trị số cho phép hay hck< [hck] = 6,2 (m) Viết phương trình Bécnuli cho mặt cắt 1-1 2-2, chọn mặt cắt 1-1 làm mặt chuẩn hình vẽ : Mà hck< [hck] = 6,2 (*) 4 Đường 3 Đường đo áp Tổn thất cột nước ống hút; Trong : - Lưu tốc ống hút : - Đối với khu sức cản bình phương, có - Lưới chắn rác đầu ống hút có van chiều , chọn - Tại chỗ chắn uốn cong chọn Vậy từ (*), có : Vậy độ cao cần đặt máy bơm : h = 5,68 (m) 2) Xác định kích thước đường hầm.Tính xong qui tròn dm, tính lại ? Viết phương trình Bécnuli cho mặt cắt 1-1 3-3, mặt cắt 1-1 làm mặt chuẩn hình vẽ : (1) - Tổn thất cột nước đường hầm: = - Đối với khu sức cản bình phương, có - Vận tốc trung bình đường hầm: Do đó, từ (1) =>=> => D = 0,39 (m) = 3,9 (dm) Qui tròn dm => D = (dm) Khi : 3) Vẽ đường năng, đường đo áp hệ thống Có: Viết phương trình Bécnuli cho mặt cắt 1-1 4-4, mặt cắt 1-1 làm mặt chuẩn hình vẽ : (m) [...]... −0, 6m Bài 2-45 Giải: Áp lực nước theo phương x : Px=γn Ωx.b =γn.0,5.H2.b=9.81*0,5.32.4=176.58(kN) Áp lực nước theo phương y: Py=0(kN) Áp lực nước theo phương z: Pz= γn Ωz.b Với diện tích đồ áp lực theo phương z là : Ωz=SBOEF-SAEO-SBAO 2 2 =H.n-0,5.H - π.n α 360o -0,5.32- 3.14 = 3.3 2 Pz= γn Ωz.b=9,81.1,16.4=45,52 (kN) Tan θ= =0,26 θ=14o34’ Pz 45,52 = Px 176,58 =1,16 (m) (3 2 ) 2 45 360 Giải bài. .. nước Tính áp lực nước P? Áp lực nước theo phương x h1 + h1 − d 1 1 Px = γ n Ωx b = γ n d b = γ n (2h1 − d ).d b = 9,81(2.4, 2 − 3).3.5 = 397,305 ( kN ) 2 2 2 Áp lực nước theo phương z πd2 1 π 32 1 Pz = γ n Ωz b = γ n b = 9,81 .5 = 173, 27 ( kN ) 4 2 4 2 Áp lực nước là: P = Px 2 + Pz 2 = 397,3052 + 173, 27 2 = 433,5 (kN ) tan θ = Pz 173, 27 = = 0, 44 ⇒ θ = 230 44' Px 397,305 Điểm đặt lực P là D có... tâm lỗ H= 1m Xác định áp lực nước tác dụng lên nắp khi áp suất tác dụng lên mặt nước p = 1at Bài 2-47: Giải: Áp lực nước theo phương x: Px =ωx.hcx.ɣn • Với hcx : là độ sâu của trọng tâm ωx • ωx là hình tròn có bán kính R’= Rsin60o= 0.4 (m) Px= ωx.hcx.ɣn =ɣn π.R’2 (H+ ) Pod =9,81.3.14.0.432.(1+10)=63,57(kN);( γn • • =10m) *áp lực nước theo phương y : Py=0 (kN) Pod γn * áp lực nước theo phương z :... N 2, H = 1,97 m 1 4 π R 3 ) = 2300 N 2 3 Bài 2.44 Cho : h1 = 4, 2m d = 3m b = 5m Hạ lưu không có nước Tính áp lực nước P? Áp lực nước theo phương x h1 + h1 − d 1 1 Px = γ n Ωx b = γ n d b = γ n (2h1 − d ).d b = 9,81(2.4, 2 − 3).3.5 = 397,305 ( kN ) 2 2 2 Áp lực nước theo phương z πd2 1 π 32 1 Pz = γ n Ωz b = γ n b = 9,81 .5 = 173, 27 ( kN ) 4 2 4 2 Áp lực nước là: P = Px 2 + Pz 2 = 397,3052 +... ωcau Áp lực nước tác dụng lên quả cầu phía trên là: Trong đó: πd 2 πh 2 4 πR 3 4 3 3 2 π 0,125 π 0,022 2 4 = ( 4,147 + 0,5) + (3.0,1 − 0,022) − π 0,13 4 3 3 = 0,0531( m 3 ) = ( h'+ h1 ) + P2 = γ n ω2 = 9810 0,0531 = 521( N ) (3R − h) − Bài 2.41 Cho : D = 40cm R = 20cm 1, H = 2m G = 196, 2 N p0t = pa = 1at 2, p0t = 0,8at , Lực của nước tác dụng lên nắp theo phương x và phương y bằng 0 Lực của nước... ɣn W = =0.8 (kN) γn.π ( R − R cos 60) (3R − R cos 60) 2 *Áp lực nước tác dụng lên cửa van hình quạt là : 3 P= =63.6(kN) 2 2 2 63.57 + 0 8 2 o Tan Θ=Px + Pz = =0.013 Θ=0.74 Pz Px 0.8 63.57 = có phương đi qua O,hợp với phương nằm ngang 1 góc Θ=0.74 o như hình vẽ Vậy P= 63,6(kN) Cho : h = 0,5m b = 1, 2m r = 1m H = 1,3m a = 0,1m Bài 2.35 Áp lực nước tác dụng lên lỗ hình chữ nhật: H −h+ H h.b 2 1, 3... (m) (3 2 ) 2 45 360 Giải bài 2-45 (tt) Điểm đặt của lực P là D ,ta có : XD=-n.cos θ= o cos(14 34’)=-4,1 (m) ZD= n.sin θ= o sin(14 34’)=1,07 (m) Vậy áp lực nước 3 2 3 2 P = Px 2 + Pz 2 = 176,582 + 45,52 2 = 182 ,4(kN ) o có phương đi qua O hợp với phương nằm ngang 1 góc θ=14 34’ như hình vẽ Điểm đặt của P là điểm D có XD=-4,1 (m) và ZD = 1,07 (m) Bài 2-47: Ở thành đứng của bể kín chứa nước có một lõ... hai mặt cắt 1-1 và 1’-1’, mặt chuẩn O-O’ như hình vẽ Ta có Vậy áp suất tuyệt đối tại điểm B là: Bài 3.46: Tính gần đúng áp lực nước (P) tác dụng lên cửa van phẳng (mở một phần) của đường hầm dẫn nước nằm ngang, nếu hệ số sức cản của cửa van đó là Tìm biểu thức chung của P và tính P khi đường hầm có mặt cắt ngang hình chữ nhật (cao a = 2m, rộng b = 2,5m) lưu lượng nước Q 3 = 15m /s, 1 2 ... phần tử chất lỏng: Lập Bài 3.2: phương trình đường dòng đi qua điểm A(2, 4, 8) của một môi trường chất lỏng chuyển động, nếu hình chiếu của lưu tốc lên các trục tọa độ như sau: Bài Giải Phương trình vi phân của đường dòng chuyển động ổn định cho bởi công thức: Phân ly biến số và tích phân ta có: ⇔ Mà đường dòng đi qua điểm A (2,4,8) nên ta có: ⇔ Phương trình đường dòng điểm A là: Bài 3.27: Xác định chân... 1’-1’, mặt chuẩn O-O’, ta có Bài 3.39: Nước chảy trong các ống A, B có cùng đường kính d 1 = d2 = 100mm Để đo độ chênh cao áp suất giữa hai ống, người ta nối vào đó ống đo áp Xác định lưu tốc và lưu lượng của dòng nước trong ống A, nếu tỷ năng ở ống A bằng ống B Chỉ số của áp kế thủy ngân z = 1cm Lưu lượng trong ống B là QB = 11,8 l/s Hệ số α lấy bằng 1 VA 1 1 ZA VB 2 2 ZB C C’ Bài 3.39: Nước chảy trong