Bài thí nghiệm mạch lưu chất

21 2K 2
Bài thí nghiệm mạch lưu chất

Đang tải... (xem toàn văn)

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

Thông tin tài liệu

Mục đích thí nghiệm: khảo sát sự chảy của nước ở phòng thí nghiệm trong một hệ thống ống dẫn có đường kính khác nhau và có chứa lưu lượng kế màng chắn, vanturi, cùng các bộ phận nối ống như cút, van chữ t nhằm xác định: Hệ số lưu lương kế Cm và Cv theo chế độ chảy renol, hệ số ma sát f cho ống 1 và 12

I. TRÍCH YẾU: 1. Mục đích thí nghiệm: Khảo sát sự chảy của nước ở phòng thí nghiệm trong một hệ thống ống dẫn có đường kính khác nhau và có chứa lưu lượng kế màng chắn, Venturi, cùng các bộ phận nối ống như cút, van chữ T nhằm xác đònh:  Thí nghiệm 1 : Hệ số lưu lượng kế C m và C v theo chế độ chảy (Re).  Thí nghiệm 2 : Hệ số ma sát f theo chế độ chảy (Re) cho ống 1” và ½”.  Thí nghiệm 3 : Đặc tuyến van, xác đònh chiều dài tương đương ( L tđ ) và phạm vi ứng dụng của van. 2) Phương pháp thí nghiệm:  TN1 : Cho dòng chảy lưu chất qua thiết bò có gắn lưu lượng kế màng chắn và Venturi. Đọc tổn thất cột áp ứng với từng lưu lượng dòng chảy và từng lưu lượng kế.  TN2 : Cho dòng chảy lưu chất qua màng chắn và lần lượt qua ống 1” và ống ½”. Chỉnh van để thay đổi lưu lượng dòng chảy, đọc tổn thất cột áp của màng chắn và ống. Lặp lại thí nghiệm với từng chiều dài ống l=0.9m và l=1.5m  TN3 : Cho dòng chảy lưu chất qua màng chắn và van Ứng với từng độ mở của van, đọc tổn thất cột áp qua màng và van. II. LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM: 1) Lưu lượng kế màng chắn và Venturi: - Nguyên tắc của hai dụng cụ này là đo lưu lượng dựa trên cơ sở của sự chênh lệch áp suất do có sự giảm tiết diện đột ngột của dòng lưu chất. - Hai dụng cụ này có cấu tạo như sau: v v 2 2 1 1 Ống Venturi 1 1 2 2 v v Màng chắn 1 Vận tốc trung bình được tính từ công thức: )1( 2. 4 β − ∆ = gP CV C : hệ số của màng chắn và Venturi, phụ thuộc vào chế độ chảy (Re). P∆ : Độ giảm áp suất qua màng chắn hay venturi, mH 2 O. 1 2 d d = β , tỉ số giữa đường kính cổ Venturi hay đường kính lỗ màng chắn trên đường kính ống. Do đó lưu lượng qua màng chắn hay Venturi: Q= V 2 A 2 =V 1 A 1 2) Tổn thất năng lượng do sự chảy của ống dẫn: Có hai loại tổn thất năng lượng : a) Tổn thất dọc đường ống : Khi lưu chất chảy trong ống, có sự mất mát năng lượng do ma sát ở thành ống . Xét trường hợp ống tròn đều nằm ngang. Phương trình Bernoulli tại hai mặt cắt ướt 1-1, 2-2 giới hạn đoạn ống cho ta f H g v g P Z g v g P Z +++=++ 2 2 222 2 2 2 111 1 α ρ α ρ Với : Z 1 = Z 2 = 0 v 1 = v 2 α ù 1 = α 2 = 1 (chảy rối) 0 21 H g P g PP f H ∆= ∆ = − =⇒ ρρ Công thức Darcy cho tổn thất năng lượng : H f f Lv gD = 2 2 Trong đó : L: chiều dài ống (m) D: đường kính ống (m) f: hệ số ma sát vô thứ nguyên Hệ số ma sát phụ thuộc vào chế độ dòng chảy: ♦ Nếu chế độ là chảy tầng (Re < 2320) thì f = 64 Re 2 ♦ Nếu chế độ là chảy rối (Re > 2320) thì f F D = (Re, ) ε , f có thể được tra từ đồ thò Moody hay từ một số công thức thực nghiệm (hệ số ma sát phụ thuộc vào Re và độ nhám tương đối ε D ). b) Tổn thất cục bộ: Là tổn thất năng lượng do trở lực cục bộ như sự thay đổi tiết diện chảy, hướng chảy bò cản trở bởi van, ống nối, chỗ đột mở hay đột thu Đối với van hay khúc nối, tổn thất được biểu diễn bởi phương trình : H f f L v gD e = 2 2 L e : chiều dài tương đương của van hay khớp nối được đònh nghóa là chiều dài của một ống thẳng có cùng sự mất mát năng lượng H f với van hay khúc nối trong những điều kiện giống nhau. III. DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM: - Một hệ thống gồm các ống dẫn và van có kích thước khác nhau, lắp đặt như trong tài liệu hướng dẫn. - Bơm - Đồng hồ đo IV. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM: 1. Số liệu thí nghiệm: a) Thí nghiệm 1: STT W(l) t 1 t 2 t 3 1 1 9.98 9.72 8.38 2 1 7.11 7.39 7.73 3 2 8.72 8.3 8.03 4 3 11.59 11.79 9.52 5 4 11.4 10.13 9.02 6 5 10.29 11.32 10.29 7 6 11.57 12.73 11.61 8 7 11.3 9.98 11.96 9 8 14.28 12 13.81 3 ST T ΔPv1/ρg (cmH2O) ΔPv2/ρg (cmH2O) ΔPv3/ρg (cmH2O) ΔPm1/ρg (cmH2O) ΔPm2/ρg (cmH2O) ΔPm3/ρg (cmH2O) 1 1.5 2 1 2.5 3.5 4 2 2 3 2.5 6 8.5 7.5 3 5 7 4.5 11 15 9.5 4 6.5 8 6 15 21 14.5 5 11 10 11.5 25 22.5 29 6 13.5 13 13 42 36 51.5 7 23.2 16 20.5 44 38.5 63.5 8 37 30 29.5 73.5 70 73 9 33 30.5 32 78.5 75.5 74.5 b) Thí nghieäm 2: STT oáng 1” : l=0.9m ΔPm1/ρg (cmH2O) ΔPm2/ρg (cmH2O) ΔPong1/ρg (cmH2O) ΔPong2/ρg (cmH2O) 1 4.5 13 1 0.5 2 11 16.5 1.2 1.5 3 18 21 2 2 4 23.5 26.5 2.5 2.5 5 27.5 37 2.5 2.5 6 32.5 43 4.5 3 7 38 49 4 4 8 45.5 56 5.5 4.5 9 51.5 60.5 5 5 10 59 63 6 6 11 63.5 65.5 7 6 12 67 68 7 7 13 67 69 7 6.5 4 STT oáng 1" : l=1.5m ΔPm1/ρg (cmH2O) ΔPm2/ρg (cmH2O) ΔPong1/ρg (cmH2O) ΔPong2/ρg (cmH2O) 1 7 6 1.5 1.5 2 15 12 2.5 2 3 20 19.5 4 3 4 29 27 5 5.5 5 37.5 36 6.5 6 6 45 43.5 8 7 7 50.5 49 8.5 8.5 8 56.5 55 9 9.5 9 58.5 57.5 10 9.5 10 60 60 10 10 11 61.5 61.5 10.5 10.5 12 62.5 62.5 10.5 10.5 13 63 63 11 11.5 STT oáng 1/2" : l=0.9m ΔPm1/ρg (cmH2O) ΔPm2/ρg (cmH2O) ΔPong1/ρg (cmH2O) ΔPong2/ρg (cmH2O) 1 1.5 1.5 4 4 2 3 4.5 7 10 3 6 8.5 14 18.5 4 10.5 13.5 22 28 5 16 18 32 36 6 21 22 42.5 43.5 7 24.5 26 49 49.5 8 27 30.5 53 52.5 9 29.5 32 58.5 64 10 31.5 34 63 67 11 33 35 65.5 68 12 34 35 67 70.5 13 34 35.5 68 70.5 5 STT oỏng 1/2" : l=1.5m Pm1/g (cmH2O) Pm2/g (cmH2O) Pong1/g (cmH2O) Pong2/g (cmH2O) 1 2.5 6 10 22 2 5.5 8.5 18.5 28 3 11 11.5 35 37.5 4 15 14.5 47.5 46 5 19.5 18.5 59.5 57 6 22.5 23 71 70 7 26 26 80.5 81.5 8 29 29.5 89.5 90 9 31.5 31.5 97.5 96.5 10 33 33 101 101.5 11 33.5 33.5 105 104 12 34.5 34.5 106.5 106.5 13 34.5 35 108.7 109 c) Thớ nghieọm 3: STT Mụỷ hoaứn toaứn Pm1/g (cmH2O) Pm2/g (cmH2O) Pv1/g (cmH2O) Pv2/g (cmH2O) 1 4 4 0.2 0.1 2 8 9.5 0.3 0.2 3 14.5 17 0.2 0.3 4 21 26.5 0.3 0.2 5 28.5 33.5 0.4 0.4 6 37 41 0.5 0.5 7 45 45 0.5 0.6 8 53 50.5 0.6 0.7 9 57.5 55.5 0.9 0.7 10 60.5 58.5 0.9 0.7 6 11 62 60.5 0.8 0.8 12 63 62 0.8 0.9 13 63.5 63 0.9 0.9 STT Ñoä môû van 3/4 ΔPm1/ρg (cmH2O) ΔPm2/ρg (cmH2O) ΔPv1/ρg (cmH2O) ΔPv2/ρg (cmH2O) 1 4.5 5 0.2 0.1 2 9.5 11 0.2 0.2 3 14.5 17 0.3 0.3 4 25 23.5 0.4 0.4 5 34.5 34 0.8 0.9 6 43 45 0.9 1 7 49 50.5 1.1 1.2 8 55.5 56.5 1.1 1.3 9 58.5 59 1.3 1.3 10 60.5 61.5 1.3 1.5 11 62 62.5 1.5 1.5 12 63 63 1.6 1.5 13 63.5 63.5 1.6 1.6 STT Ñoä môû van 1/2 ΔPm1ρg (cmH2O) ΔPm2/ρg (cmH2O) ΔPv1/ρg (cmH2O) ΔPv2/ρg (cmH2O) 1 7.5 6 0.2 0.6 2 14 11.5 2.3 1.8 3 20 18.5 3.7 3.2 4 28 27.5 5.1 4.9 5 36 27 6.5 6.4 6 43.5 45.5 7.9 7.9 7 51.5 51.5 8.8 8.9 8 56 55 9.5 9.6 9 58 57.5 10 10 10 60 60 10.5 10.6 11 60.5 61 10.5 10.7 12 61.5 61.5 10.6 10.8 7 13 62 62 10.7 10.8 STT ẹoọ mụỷ van 1/4 Pm1/g (cmH2O) Pm2/g (cmH2O) Pv1/g (cmH2O) Pv2g (cmH2O) 1 3.5 5 16.9 18 2 9 10 31.2 32.8 3 14 15 42.5 49 4 21 20.5 76.6 69 5 26 26.5 86.6 89 6 32 32 108 106.6 7 36.5 36 118.7 118.9 8 38 37 122.2 123.3 9 38.5 38 126.9 125.5 10 38.5 38.5 129.4 128 11 39.5 39.5 130 129.5 12 39.5 40 130.5 130.1 13 39.5 39.5 131.1 131 2. Tớnh toaựn: a) Thớ nghieọm 1: STT W(l) t (s) Q(lớt/s) Pm/g (cmH2O) Pv/g (cmH2O) Re Cm Cv 1 1 9.36 0.11 3.33 1.50 6513.74 0.2308 0.3440 2 1 7.41 0.13 7.33 2.50 8227.88 0.1965 0.3366 3 2 8.35 0.24 11.83 5.50 14603.25 0.2746 0.4028 4 3 10.97 0.27 16.83 6.83 16678.34 0.2629 0.4127 5 4 10.18 0.39 25.50 10.83 23948.38 0.3068 0.4706 6 5 10.63 0.47 43.17 13.17 28668.61 0.2822 0.5110 7 6 11.97 0.50 48.67 19.90 30560.69 0.2834 0.4431 8 7 11.08 0.63 72.17 32.17 38518.06 0.2933 0.4393 9 8 13.36 0.60 76.17 31.83 36499.03 0.2705 0.4184 8 Đồ Thò: Lưu lượng Q đối với hiệu số thủy dầu áp suất: 9 Heä soá C m vaø C V theo Re: b) Thí nghieäm 2: oáng 1" ( l=0.9) STT ΔPong/ρg (cmH2O) ΔPm/ρg (cmH2O) Q(lít/s) V(cm/s) f Re 1 0.75 8.75 0.206 38.80 0.0282 12559.53 2 1.35 13.75 0.285 53.68 0.0266 17376.05 3 2 19.5 0.346 65.17 0.0267 21095.13 4 2.5 25 0.39 73.46 0.0263 23777.75 5 2.5 32.25 0.435 81.93 0.0211 26521.33 6 3.75 37.75 0.462 87.02 0.0281 28167.49 7 4 43.5 0.487 91.73 0.0269 29691.70 8 5 50.75 0.514 96.81 0.0302 31337.85 9 5 56 0.532 100.20 0.0282 32435.29 10 6 61 0.547 103.03 0.0320 33349.82 11 6.5 64.5 0.556 104.72 0.0336 33898.53 10 [...]... của thí nghiệm trước nên sẽ dẫn đến hiện tượng sai số được lặp lại nhiều lần Các ống dẫn trong thí nghiệm có độ nhám không đồng nhất , bò đóng cặn… Sự rò rỉ chất lỏng dọc đường ống, làm tổn thất năng lượng Sự hoạt động không ổn đònh của bơm 19 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. .. 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 trò tổn thất cột áp xác đònh bằng mắt... 4 khá lớn so với thục nghiệm bởi vì điều kiện tiến hành thí nghiệm không không hoàn toàn giống nhau, ống trong phòng thí nghiệm có thể bò đóng cặn, rỉ sét, do quá trình xác đònh tổn thất cột áp không chính xác… + 5000 < Re < 30000 : hệ số ma sát giảm khi Re tăng Theo lý thuyết, do + Re > 30000 : hệ số ma sát hầu như không đổi khi Re tăng c) Thí nghiệm 3 : Đặc tuyến van, xác đònh chiều dài tương đương... thò: Lưu lượng theo độ mở van theo một vài áp suất: 16 le Đặc tuyến van: - Chọn ∆Pvan / ρg = 20cm H2O - Từ đồ thò lưu lượng Q theo độ mở của van ta tìm được các lưu lượng - Chia cho lưu lượng của độ mở hoàn toàn ta có bảng số liệu sau: Độ mở 0,25 0,50 0,75 1,00 Q 0.1212 0.6107 0.9207 1.0784 17 Q/Qmax 0.112389 0.566302 0.853765 1 V BÀN LUẬN: 1 Nhận xét các giản đồ và so sánh kết quả:  a) Thí nghiệm. .. và Cv theo Re : Theo phương trình trên, hệ số lưu lượng tỉ lệ th0uận với vận tốc dòng chảy và tỉ lệ nghòch với ∆P (V) Re tăng kéo theo ∆P tăng do đó C tăng hay giảm phụ thuộc vào mức độ tăng nhiều hay ít của Re và ∆P  So sánh lưu lượng kế màng và venturi : ∆Pm > ∆Pv nên khi sử dụng lưu lượng kế venturi sẽ cho kết quả lưu lượng chính Do xác hơn b) Thí nghiệm 2 : Hệ số ma sát f theo chế độ chảy (Re)... thực nghiệm :  Giản đồ hệ số ma sát theo Re : gồm có 2 vùng: ε D không đổi nên đường biễu diễn f theo Re không phụ thuộc chiều dài ống nhưng thực nghiệm cho thấy chiều dài ống cũng ảnh hưởng đến f Điều này có thể giải thích là do độ nhám của ống kh6ng đều không suốt chiều dài ống, do đóng cặn… 0.316 Trong vùng này f có thể được tính theo công thức Re = nhưng sai số Re1 / 4 khá lớn so với thục nghiệm. .. Thí nghiệm 1 : Hệ số lưu lượng kế Cm và Cv theo chế độ chảy (Re) So sánh Cm và Cv : ∆P.2 g V =C (1 − β 4 ) Theo lý thuyết, với đường kính lỗ và đường kính lỗ màng (venturi) bằng nhau nên V 2 và β bằng nhau Do đó C tỉ lệ nghòch với ∆P Cấu tạo của màng chắn và venturi là khác nhau Màng chắn thay đổi kích thước đột ngột hơn nên tổn thất áp suất lớn hơn venturi ⇒ Cm < Cv Kết quả thí nghiệm cho thấy kết... chiều dài tương đương : ∆P 2 g.D Ltd V 2 ∆P ρg Hf = = f ρg D 2 g ⇒ Ltd = f V 2 VII TÀI LIỆU THAM KHẢO: 1) Lê Song Giang – Nguyễn Thò Phương,“ Cơ lưu chất “ 20 2) Trần Hùng Dũng – Nguyễn Văn Lục – Vũ Bá Minh – Hoàng Minh Nam,”Các quá trình và thiết bò công nghệ hoá chất và thực phẩm”,tập 1 “ các quá trình cơ học”,quyển 2, Nhà xuất bản đại học quốc gia TPHCM 21 ... thò ta thấy, ứng với 1 giá trò tổn thất cột áp nhất đònh, 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 càng bé Chiều dài tương đương nhỏ nhất khi van mở hoàn toàn  Đặc tuyến van : Thực nghiệm cho thấy đặc tuyến van có dạng lõm ( dưới đường 45... Trong lúc thí nghiệm ống bò rò rỉ VI PHỤ LỤC: 1 Đổi đơn vò  Nước 30oC : µ = 0.8 Cp = 0.8.10-3Pa.s ρ = 996kg/m3 = 996g/lít    Ống 1” Ống ½” D = 0.026m D = 0.0139m Q= 2 Xác đònh lưu lượng Q: W (l/s) t 3 Xác đònh hệ số lưu lượng Cm và Cv : V =C ⇒C = V2 ∆P.2 g (1 − β 4 ) = 4Q 2 g∆P 2 g∆P πd 2 4 1− β 1− β 4 1.59 β= = 0.6115 2.6 ∆P : mH2O d = 0.0159m Q : m3/s 4 Xác đònh Re : vdρ 4Q dρ 4Qρ = 2 = µ πdµ . ) và phạm vi ứng dụng của van. 2) Phương pháp thí nghiệm:  TN1 : Cho dòng chảy lưu chất qua thi t bò có gắn lưu lượng kế màng chắn và Venturi. Đọc tổn thất cột áp ứng với từng lưu lượng dòng. mất mát năng lượng H f với van hay khúc nối trong những điều kiện giống nhau. III. DỤNG CỤ VÀ THI T BỊ THÍ NGHIỆM: - Một hệ thống gồm các ống dẫn và van có kích thước khác nhau, lắp đặt như

Ngày đăng: 20/06/2014, 08:28

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

Tài liệu liên quan