Đang tải... (xem toàn văn)
File gồm các câu hỏi ôn tập bộ môn Quá trình và thiết bị công nghệ hóa học 1 của ĐH Bách Khoa Hà Nội, tổng hợp chi tiết lý thuyết, nguyên lý của học phần. Nhằm giúp sinh viên ôn tập hiệu quả, năng suất hơn
Câu hỏi lý thuyết phần thủy lực (Công 1) (Bản năm 20201) MỤC LỤC Câu Khái niệm thuyết đồng dạng Những điều kiện đồng dạng Phân biệt số đồng dạng chuẩn số đồng dạng Câu Một số chuẩn số đồng dạng thủy động lực học thường gặp (Re, Fr, Eu) Phương trình chuẩn số Câu Những định lý đồng dạng Câu Khái niệm phương pháp thứ nguyên Định luật π Câu Hãy thành lập phương trình Ơ le thủy tĩnh Câu Hãy thành lập phương trình tĩnh lực học chất lỏng – Ý nghĩa đại lượng phương trình 10 Câu Khái niệm chiều cao pezômét, riêng .12 Câu Nguyên lý máy ép thủy lực ngun lý cân bình thơng 13 Câu Các dụng cụ đo áp suất, áp kế chất lỏng, áp kế chữ U, áp kế kiểu chén, áp kế vi sai 15 Câu 10 Khái niệm lưu lượng vận tốc chất lỏng 17 Câu 11 Độ nhớt yếu tố ảnh hưởng độ nhớt chất lỏng chất khí .18 Câu 12 Khái niệm chất lỏng phi Newton chất lỏng biến dạng, đàn hồi chất lỏng dẻo 19 Câu 13 Chuẩn số Raynon Re Chế độ chảy dịng, chảy xốy, bán kính thủy lực đường kính tương đương 19 Câu 14 Phương trình dòng liên tục .21 Câu 15 Tính lưu lượng chất lỏng ống dẫn 22 Câu 16 Thành lập phương trình vi phân chuyển động Euler cho chất lỏng 23 Câu 17 Thiết lập phương trình động lực học chất lỏng Bernoulli Ý nghĩa đại lượng phương trình chất lỏng thực chất lỏng lý tưởng 24 Câu 18 Dụng cụ đo vận tốc lưu lượng: ống Venturi, ống loa màng chắn 26 Câu 19 Sự chảy chất lỏng qua lỗ đáy bình có mức chất lỏng khơng đổi thay đổi 26 Câu 20 Trở lực đường ống dẫn chất lỏng Các giải pháp giảm trở lực đường ống 28 Câu 21 Trở lực ma sát ống dẫn Trở lực cục bộ, nêu số ví dụ .28 Câu 22 Tính trở lực đường ống phức tạp: ống có tiết diện thay đổi lắp nối tiếp, lắp song song, chia thành nhánh rẽ 32 Câu 23 Khái niệm thủy động học lớp hạt .33 Câu 24 Trở lực lớp hạt 34 Câu 25 Tính vận tốc hạt 36 Câu 26 Tính vận tốc lắng hạt 37 Câu 27 Khái niệm thủy động lực dòng pha khí lỏng 38 Câu 28 Các thông số đặc trưng bơm: suất; công suất; hiệu suất 38 Câu 29 Áp suất toàn phần bơm chiều cao hút bơm 39 Câu 30 Nguyên tắc làm việc phân loại bơm pittong 41 Câu 31 Năng suất bơm pittong tác dụng đơn, tác dụng kép bơm vi sai 42 Câu 32 Quy luật chuyển động đồ thị cung cấp bơm pittong 43 Câu 33 Áp suất toàn phần chiều cao hút bơm pittong .45 Câu 34 Đồ thị cung cấp bơm pittong, bầu khí tác dụng bầu khí bơm pittong 46 Câu 35 Cấu tạo nguyên lý làm việc bơm cánh trượt 48 Câu 36 Cấu tạo nguyên lý làm việc bơm khía 48 Câu 37 Cấu tạo nguyên lý làm việc bơm ly tâm 49 Câu 38 Sự chuyển động chất lỏng bơm ly tâm phương trình bơm ly tâm 50 Câu 39 Chiều cao hút tượng xâm thực bơm ly tâm 53 Câu 40 Đặc tuyến bơm ly tâm Định luật tỷ lệ .54 Câu 41 Đặc tuyến màng ống cách chọn điểm làm việc thích hợp bơm ly tâm 55 Câu 42 Cách ghép bơm ly tâm (song song nối tiếp) 56 Câu 43 Cấu tạo nguyên lý làm việc bơm xoáy lốc 58 Câu 44 Cấu tạo nguyên lý làm việc bơm tuye (bơm tia) 59 Câu 45 Khái niệm vận chuyển nén khí 59 Câu 46 Quá trình nén lý thuyết thực tế máy nén khí kiểu pittong Đồ thị P-V 60 Câu 49 Cấu tạo nguyên lý làm việc máy nén thổi khí kiểu cánh trượt .62 Câu 50 Cấu tạo nguyên lý làm việc bơm chân khơng loại vịng chất lỏng 62 Câu 51 Khái niệm hệ khí khơng đồng phương pháp phân riêng 63 Câu 52 Năng suất buồng lắng Tốc độ lắng hạt 64 Câu 53 Cấu tạo nguyên lý làm việc đường lắng 66 Câu 54 Cấu tạo nguyên lý làm việc buồng lắng 67 Câu 55 Lắng tác dụng lực ly tâm Yếu tố phân lý Kp 68 Câu 56 Cấu tạo nguyên lý làm việc Xyclon khí 70 Câu 57 Cấu tạo nguyên lý làm việc Xyclon hỗn hợp 71 Câu 58 Cấu tạo nguyên lý làm việc thiết bị làm khí loại sủi bọt ngăn nhiều ngăn 72 Câu 59 Cấu tạo nguyên lý làm việc thiết bị lọc túi 74 Câu 60 Cấu tạo nguyên lý làm việc thiết bị lọc khí loại ống sứ xốp .75 Câu 61 Cơ sở vật lý trình lọc khí điện trường .75 Câu 62 Cấu tạo nguyên lý làm việc thiết bị lọc điện loại ống 77 Câu 63 Cấu tạo nguyên lý làm việc thiết bị lọc điện loại 78 Câu 64 Phương pháp phân riêng hệ lỏng không đồng (khái niệm hệ lỏng không đồng nhất, phương pháp phân riêng hệ lỏng không đồng nhất) 78 Câu 65 Quá trình huyền phù tác dụng trọng lực (phân biệt giai đoạn trình) 79 Câu 66 Khái niệm chất trợ lắng trợ lắng 80 Câu 67 Phương pháp rửa bã trình lắng huyền phù (hệ thống rửa bã) 80 Câu 68 Cấu tạo nguyên lý làm việc thiết bị lắng có cào 82 Câu 69 Cấu tạo nguyên lý làm việc thiết bị lắng nhiều tầng có dạng nón .83 Câu 70 Nếu khái niệm phương pháp phân riêng huyền phù phương pháp lọc 84 Câu 71 Nêu sơ lược yếu tố ảnh hưởng đén trình lọc huyền phù .84 Câu 72Lập phương trình lọc huyền phù ΔPP =const Xác định số lọc thực nghiệm 85 Câu 73 Nêu sơ lược phương pháp tính tốn suất lọc 88 Câu 74 Nêu khái niệm lượng lỏng lại bã yếu tố ảnh hưởng đến độ ẩm bã 88 Câu 75 Khái niệm vách lọc nêu khái quát loại vách lọc 88 Câu 76 Cấu tạo nguyên lý làm việc bể lọc có lớp đệm cát, sỏi 88 Câu 77 Cấu tạo nguyên lý làm việc máy lọc khung 88 Câu 78 Cấu tạo nguyên lý làm việc máy lọc làm việc áp suất chân không 90 Câu 79 Cấu tạo nguyên lý làm việc máy lọc ống(hệ huyền phù) 91 Câu 80 Cấu tạo nguyên lý làm việc máy lọc chân không thùng quay .92 Câu 81 Cấu tạo nguyên lý làm việc máy lọc chân không kiểu băng tải 94 Câu 82 Lực ly tâm, yếu tố phân ly bề mặt chất lỏng máy lắng ly tâm 95 Câu 83 Năng suất máy lắng ly tâm (phương pháp tính) .96 Câu 84 Cấu tạo nguyên lý làm việc máy lắng ly tâm cao tốc loại đĩa .97 Câu 85 Cấu tạo nguyên lý làm việc máy ly tâm kiểu treo .98 Câu 86 Sơ lược dạng cấu tạo Xyclon lỏng .99 Câu 87 Cấu tạo nguyên lý làm việc máy ly tâm cạo bã tự động 100 Câu 88 Cấu tạo nguyên lý làm việc máy ly tâm đẩy bã pittong 101 Câu 88 Khuấy trộn chất lỏng phương pháp khí: loại cánh khuấy phạm vi ứng dụng 102 Câu 89 Phương pháp chống tạo lõm khuấy trộn khí (Cánh khuấy) 102 Câu 90 Công suất làm việc cánh khuấy phương pháp xác định 102 Câu 91 Nêu khái quát phương pháp đập nghiền 102 Câu 92 Cấu tạo nguyên lý làm việc máy đập má 104 Câu 93 Cấu tạo nguyên lý làm việc máy nghiền nón 105 Câu 94 Trình bày sơ lược định luật đập nghiền .106 Câu 95 Cấu tạo nguyên lý làm việc máy nghiền búa .106 Câu 96 Cấu tạo, nguyên lý làm việc máy nghiền bi 107 Câu 97 Nêu khái niệm, lực tác dụng gia tốc sàng 107 Câu 98 Nêu dạng kết cấu tạo rung máy sàng .107 Câu 99 Nêu sơ lược loại máy sàng .107 CẤU TRÚC ĐỀ THI HĨA CƠNG GIỮA KỲ CÁC KHĨA Câu 1: Q trình Phần 1: (2điểm) Thiết lập phương trình gồm phương trình Phương trình cân vi phân Euler (20183) Phương trình tĩnh lực học chất lỏng (20193) Phương trình vi phân chuyển đơng Euler Phương trình Bernoulli (20192; 20193) Phương trình dịng liên tục Phần 2: (2điểm) I Khái niệm chiều cao pezômét, riêng chất lỏng II Ứng dụng phương trình tĩnh lực học chất lỏng Định luật Pascal, máy nén thủy lực (20192, 20182; 20193) Nguyên lý bình thông (20192, 20182) Dụng cụ đo áp suất III Ứng dụng phương trình Bernoulli (20182) Sự chảy qua lỗ bình chứa chiều cao chất lỏng khơng thay đổi Sự chảy qua lỗ bình chứa chiều cao chất lỏng thay đổi IV Độ nhớt yếu tố ảnh hưởng độ nhớ, vận tốc chất lỏng V Chuẩn số Re, chế độ chảy, bán kính thủy lực, đường kình thủy lực (20193) Câu 2: Thiết bị (3điểm) - Vẽ cấu tạo máy, nguyên lý hoạt động, ưu điểm, nhược điểm Bơm pittong đơn (20192, 20182; 20193) Bơn pittong kép Bơm vi sai Bơm cánh trượt (20182) Bơm khía (20183) Bơm ly tâm (20192) Bơm Xoáy lốc Bơm tia Bơm chân khơng loại vịng chất lỏng Máy nén thổi khí Câu : Bài tập (3 điểm) Câu Khái niệm thuyết đồng dạng Những điều kiện đồng dạng Phân biệt số đồng dạng chuẩn số đồng dạng Khái niệm thuyết đồng dạng Khái niệm liên quan thuyết đồng dạng: - Mô tả diễn biến trình đặc trưng cho loạt tượng kỹ thuật dạng mơ hình tốn học thơng qua phương trình vi phân - Dựa vào phương trình vi phân ta tiến hành mơ hình thiết bị nhỏ đồng dạng thiết bị thực gọi mơ hình thí nghiệm - Phương pháp nghiên cứu gọi phương pháp mơ hình Hằng số tích phân - Nghiệm phương trình vi phân có chứa số tích phân đặc trung cho đối tượng cụ thể - Các số xác định từ số liệu thực nghiệm từ điều kiện tìm thấy qua đăc điểm tượng cần xét, điều kiện biên hay điều kiện đầu, gọi điều kiện đơn trị - Các điều kiện đơn trị: , Dạng hình học kích thước hệ (các kích thước thiết bị) , Các thông số vật lý chất tham gia vào trình - Nhiều trình cơng nghệ hóa đặc trưng nhiều biến số phức tạp Chỉ đưa điều kiện đơn trị mà thiết lập hệ phương trình vi phân đưa phương trình mà khơng thể giải phương pháp tốn học thông thường Những điều kiện đồng dạng Đồng dạng hình học - Xét hai vật đồng dạng hình học kích thước tương ứng chúng song song với có tỷ lệ khơng đổi a b1 a2 c1 b2 c2 Trong đó: Tương tự: il định số đồng dạng, không thứ nguyên - Lưu ý: trạng thái chuyển động chất điểm chuyển động hệ đồng dạng chuyển động theo qui luật đồng dạng với Đồng dạng thời gian: - Xét điểm hay phân tử hệ thống đồng dạng chuyển động theo quĩ đạo, qua đoạn đồng dạng - Tỷ lệ khoảng thời gian điểm hay phân tử số τ1 τ2 τn = = = = τ τ2 τ nk = const t τ - khoảng thời gian tương ứng hai hệ đồng dạng k t – số đồng dạng thời gian, không thứ nguyên Đồng dạng vật lý: - Những thông số vật lý hai điểm hay hai phân tử tương ứng hệ thống đồng dạng không gian thời gian có tỷ lệ đại lượng loại số VD: xét hệ thống sấy đồng dạng tỷ số đại lượng vật lý vận tốc dịng khí, khối lượng riêng, ω1 ω = aω ; τ Đồng dạng điều kiện đầu điều kiện biên: - Những điều kiện ban đầu điều kiện biên hai hệ thống đồng dạng phải đồng dạng - Tức điều kiện đồng dạng hình học, đồng dạng thời gian đồng dạng vật lý phải điều kiện ban đầu điều kiện biên Phân biệt số đồng dạng chuẩn số đồng dạng - Xét hai hệ đồng dạng có đại lượng giống (như kích thước, thời gian, thống số vật lý, ): Đối với đồng dạng hình học: kl số đồng dạng il định số đồng dạng (idem) Hằng số đồng dạng: - Tỷ lệ đại lượng đồng giống hệ đồng dạng hệ đồng dạng khác số đồng dạng, không thứ nguyên Chuẩn số đồng dạng: - Tỷ lệ đại lượng đồng hệ đồng dạng tỷ lệ đại lượng đồng hệ đồng dạng khác gọi định số đồng dạng - Định số đồng dạng biểu thị tỷ lệ đại lượng phức tạp có biến đổi phương trình vi phân mơ tả q trình gọi chuẩn số đồng dạng - Chuẩn số đồng dạng không thứ nguyên, có giá trị khác điểm khác đổi với hệ xét, không phụ thuộc vào kích thước hệ (thực mơ hình) Sự khác nhau: - Khi chuyển từ mặt cắt sang mặt cắt khác số đồng dạng không thay đổi định số đồng dạng thay đổi - Ngược lại chuyển từ hệ thống sang hệ thống khác số đồng dạng thay đổi định số đồng dạng không đổi Câu Một số chuẩn số đồng dạng thủy động lực học thường gặp (Re, Fr, Eu) Phương trình chuẩn số Câu Những định lý đồng dạng Định lý 1: - Các chuẩn số đồng dạng tương ứng tượng đồng dạng với có trị số - Tỷ số chuẩn số đồng dạng hai hệ thống đồng dạng VD: chuẩn số Newton, thì: f1 f = kf ; τ1 τ2 = kt ; m1 m2 = km ; f 1.τ m1.ω =1 f 2.τ m2.ω ω1 = kω ω2 f 1.τ f 2.τ m1.ω m2.ω =1 Có thể viết dạng biểu thức liên hệ : C = (kf kt )/(km kω ) = Định lý - Mỗi phương trình biểu thị mối liên hệ đại lượng đặc trưng cho trình vật lý viết dạng hàm số chuẩn số đồng dạng VD: k1; k2; ;kn chuẩn số đồng dạng thiết lập từ phương trình mơ tả tương đấy: f(k1;k2; ;kn) = Định luật 3: - Các tượng đồng dạng với khi: + Những điều kiện đơn trị đồng dạng + Chuẩn số xác định cấu tạo từ chúng có trị số - VD: phương trình chuẩn số biểu thị trở lực thủy lực đường ống có dạng: Eu = f(Re;G) Trong đó: Eu – chuẩn số Euler đặc trứng tổn thất Re – chuẩn số reynol đặc trưng chế độ chảy G – chuẩn số đồng dạng hình học Câu Khái niệm phương pháp thứ nguyên Định luật π Khái niệm phương pháp thứ nguyên - Áp dụng pp phân tích thứ nguyên thực nghiệm sơ xác định đại lượng hay thông số vật lý ảnh hướng đáng kể tới trình - Phương pháp phân tích thứ nguyên cho ta biết thiết lập phương trình chuẩn số từ quan hệ hàm số dạng tổng quát - Số lượng chuẩn số trình chuẩn số xác định theo định lý π Định luật π: Khái niệm: - Quan hệ số dạng tổng quát n biến số với m đơn vị đo chúng biểu diễn dạng quan hệ phụ thuộc (n-m) tổ hợp khơng thứ ngun biến số đó, trường hợp có đồng dạng, dạng quan hệ phụ thuộc (n-m) chuẩn số đồng dạng VD: Trở lực đường ống nên áp suất dọc theo ống giảm đại lượng ΔPp ΔPp = f(ω, d, l, μ, ρ, ε) (1) - Ta có: phương trình (1) có: đại lương (n =6), đơn vị (m=3) Theo định lý π: quan hệ hàm số dạng tổng quát thiết lập dạng chuẩn số đồng dạng: f(Eu;Fr;Re) = (2) Phương trình (2) phương trình chuẩn số mơ tả chuyển động chất lỏng ống dẫn với chuẩn số đồng dạng thủy động lực học Nhược điểm: - Nếu biểu thức khơng chứa thơng số có ảnh hưởng đáng kể tới q trình nghiên cứu dẫn tới sai sót nghiêm trọng q trình tính tốn - Khi số liệu cho trước mơ tả chất q trình khơng đáng tin cậy việc sử dụng phương pháp phân tích thứ nguyên dựa vào kinh nghiệm kiến thức người kỹ sư Câu Hãy thành lập phương trình Ơ le thủy tĩnh Giả thiết: - Xét chất lỏng ổn định,liên tục - Trong dòng chất lỏng đứng yên lấy nguyên tố dV = dxdydz với dx; dy; dz cạnh khối chất lỏng - Khối chịu tác dụng lực khối lượng theo phương thẳng đứng áp lực hướng vào lòng chất lỏng z p p+ ∂ ∂ x O gdm Chứng minh: - Theo điều kiện tĩnh lực học, tổng hình chiều lực tác dụng lên theo phương trục tọa độ - Theo phương Oz là:có lực khối lượng hướng từ xuống là: -gdm = -ρgdV = -ρgdxdydz - Lực áp suất thủy tĩnh tác dụng lên bề mặt dydx pdxdy theo ∂p phương pháp tuyến mặt đối diện là: -(p + dz)dxdy ∂ z -(p + ∂p ρgdxdydz = pdxdy ∂ dz)dxdyz ∂p -( ∂ z + ρg)dzdxdy = ∂p -( ∂ z + ρg)dV = (1) - Theo trục Ox :Lực áp suất thủy tĩnh tác dụng lên bề mặt dzdy pdzdy theo phương pháp tuyến mặt đối diện có-(p+ ∂ p dx)dzdy ∂x -(p + ∂p ∂ dx)dzdy x + pdzdy = -( 10 ∂p )dV = 0∂ (2) x