Đang tải... (xem toàn văn)
Đề cương ôn tập học phần thủy lực đại cương ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP HỌC PHẦN THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG AT6001 PHẦN I: LÝ THUYẾT Câu 1: Trình bày các tính chất cơ bản của chất lỏng. Sự giống và khác nhau giữa chất lỏng và chất khí. Cho ví dụ minh họa. Câu 2: Trình bày các lực tác động lên chất lỏng. Khái niệm và tính chất của áp suất thủy tĩnh. Câu 3: Trình bày thí nghiệm của Newton với chất lỏng thực, viết công thức tính ứng suất tiếp, lực ma sát giữa các lớp chất lỏng chuyển động. Câu 4: Thiết lập phương trình cơ bản thủy tĩnh, ý nghĩa của phương trình. Câu 5: Nêu định nghĩa và viết phương trình mặt phẳng đẳng áp. Trình bày tính chất của mặt phẳng đẳng áp. Câu 6: Trình bày các loại áp suất. Biểu đồ phân bố và các dụng cụ đo áp suất. Câu 7: Trình bày định luật Acsimet, điều kiện cân bằng của một vật ngập hay chìm một phần trong chất lỏng. Câu 8: Trình bày nội dung hai phương pháp nghiên cứu chuyển động của chất lỏng. Ưu nhược điểm của từng phương pháp. Câu 9: Trình bày các yếu tố thủy lực của chất lỏng, cho ví dụ minh họa. Câu 10: Thế nào là đường dòng, dòng nguyên tố chất lỏng. Viết phương trình liên tục ở dạng tổng quát. Câu 11: Phát biểu định luật Pascal và những ứng dụng cơ bản của định luật này. Câu 12: Thế nào là tổn thất đường dài, tổn thất cục bộ, cho ví dụ minh họa. Nêu phương pháp xác định tổn thất. Câu 13: Trình bày thí nghiệm Reynolds và rút ra kết luận. Câu 14: Trình bày các ứng dụng của phương trình Becnuli. Câu 15: Trình bày điều kiện để sử dụng phương trình Becnuli, viết phương trình becnuli cho toàn dòng chảy của chất lỏng thực. Câu 16: Dựa vào thí nghiệm của Reynolds hãy trình bày các tiêu chí để phân loại các trạng thái của dòng chảy. Câu 17: Nêu khái niệm tổn thất cục bộ, cách xác định và một số công thức phổ biến để xác định tổn thất cục bộ.
ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP HỌC PHẦN THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG AT6001 PHẦN I: LÝ THUYẾT Câu 1: Trình bày tính chất chất lỏng Sự giống khác chất lỏng chất khí Cho ví dụ minh họa Câu 2: Trình bày lực tác động lên chất lỏng Khái niệm tính chất áp suất thủy tĩnh Câu 3: Trình bày thí nghiệm Newton với chất lỏng thực, viết cơng thức tính ứng suất tiếp, lực ma sát lớp chất lỏng chuyển động Câu 4: Thiết lập phương trình thủy tĩnh, ý nghĩa phương trình Câu 5: Nêu định nghĩa viết phương trình mặt phẳng đẳng áp Trình bày tính chất mặt phẳng đẳng áp Câu 6: Trình bày loại áp suất Biểu đồ phân bố dụng cụ đo áp suất Câu 7: Trình bày định luật Acsimet, điều kiện cân vật ngập hay chìm phần chất lỏng Câu 8: Trình bày nội dung hai phương pháp nghiên cứu chuyển động chất lỏng Ưu nhược điểm phương pháp Câu 9: Trình bày yếu tố thủy lực chất lỏng, cho ví dụ minh họa Câu 10: Thế đường dòng, dòng nguyên tố chất lỏng Viết phương trình liên tục dạng tổng quát Câu 11: Phát biểu định luật Pascal ứng dụng định luật Câu 12: Thế tổn thất đường dài, tổn thất cục bộ, cho ví dụ minh họa Nêu phương pháp xác định tổn thất Câu 13: Trình bày thí nghiệm Reynolds rút kết luận Câu 14: Trình bày ứng dụng phương trình Becnuli Câu 15: Trình bày điều kiện để sử dụng phương trình Becnuli, viết phương trình becnuli cho tồn dịng chảy chất lỏng thực Câu 16: Dựa vào thí nghiệm Reynolds trình bày tiêu chí để phân loại trạng thái dòng chảy Câu 17: Nêu khái niệm tổn thất cục bộ, cách xác định số công thức phổ biến để xác định tổn thất cục PHẦN II: BÀI TẬP Bài Một thùng đựng nước tích nước 2000 (m 3) điều kiện nhiệt độ 50C Phần thể tích nước tăng lên sau tăng nhiệt độ lên 15 0C? Biết hệ số giãn nở nước βt = 0,000015 (1/t = 0,000015 (1/0C) Bài Đường ống thép có đường kính d= 0.4 m chiều dài λ = km lắp đặt áp suất P=2.106 Pa nhiệt độ 𝑡1=100𝐶 Xác định áp suất nước ống tăng nhiệt độ lên 𝑡2=150𝐶 nung nóng bên ngồi Cho biết 𝛽𝑤 =5∗10−10 𝑃𝑎−1; 𝛽𝑡=155∗10−6 oC-1 Bài Xác định thay đổi mật độ nước đun sôi từ t =7 oC đến t2 =97oC, biêt βt = 0,000015 (1/p = 400*10-6 oC-1 Bài Xác định thể tích nước cần đổ thêm vào đường ống có đường kính d =500mm dài 1000m để tăng áp suất lên lượng Δp=5*10p=5*106 Pa ( bỏ qua biến dạng đường ống) Biết hệ số nén nước βt = 0,000015 (1/p=12∗10-9 𝑃𝑎−1 Bài Đường ống dẫn nước có đường kính d =500mm, dài λ =1000m chứa đầy nước trạng thái tĩnh áp suất p= 4at nhiệt độ t o =5 oC Biết hệ số giãn nở nhiệt độ nước βt = 0,000015 (1/t =0,000014 oC-1 hệ số nén βt = 0,000015 (1/p = 1/2100 cm 2/kG Bỏ qua biến dạng nén giãn nở thành ống Xác định áp suất ống nhiệt độ đường ống tăng lên t1=15 oC a, Áp suất thủy tĩnh Bài Một bình kín chứa dầu (có tỉ trọng δ=0.8) nước hình vẽ Biết áp suất dư khí bình đo P =1 kPa, chiều cao đoạn H1 = 1,5m, H2 = H3 =0,5m Xác định chiều cao cột nước h1 h2 Hình Bài Một thùng có ngăn chứa nước thủy ngân (tỉ trọng δ = 13,6) hình vẽ Ngăn thư kín ngăn thứ thơng với khí trời Biết H =3 m, H2 = 2,9 m H3 = 0,8 m a, Xác định áp suất khí Po ngăn thứ b, Muốn cho mực nước thủy ngân ngang áp suất P o phải Hình Bài Một ống chữ U thơng với khí trời chứa nước chất lỏng lý tưởng có tỷ trọng δ hình vẽ a, Nếu chất lỏng có δ = 0,8 chiều cao H =50 cm xác định độ chênh h mặt thoáng nước chất lỏng b, Nếu tăng tỷ trọng chất lỏng lên độ chênh h tăng hay giảm, ? Hình Bài Có hệ thống gồm hai ống hình trụ; ống lớn bên trái kín, áp suất điểm B PB = 155500 N /m2; ống nhỏ bên phải có tiết diện S =600cm với pittông di chuyển bên Trong hệ thống chứa hai loại chất lỏng khác có ρ = const, thơng với với độ cao h h1 = 1,2 m; chịu lực F = 350KN đứng cân (như hình vẽ) Nếu tăng lực F lên 25KN mà thể tích khối khí bình khơng đổi, hệ thống cân bằng, tính áp suất điểm A Hình Bài 10 Cho sơ đồ hình vẽ với số liệu sau: H = m, a = 0,5 m, h = 0,2 m, γHg = 13,6γH20 Tính: Tính giá trị po dư? Xác định giá trị áp lực nước tác dụng lên phẳng AB có chiều rộng b=1m Bài 11 Cho sơ đồ hình vẽ với giữ liệu sau: h 1= 40 cm; γd=7800 N/ m3; h2 = 50 cm, γH20 = 9810 N/m3; h3 = 10 cm; γHg = 13,6γH20 Tính giá trị po dư? Bài 12 Xác định độ chênh áp suất hai tâm ống A B cho biết độ chênh theo phương thẳng đứng hai tâm h=20cm, mực nước ngăn cách nước dầu ống đo chữ U biểu diễn hình vẽ, tỷ trọng dầu 0,9 b, Tính áp lực Bài 13 Một van hình chữ nhật giữ nước ABEF có đáy BE nằm ngang vng góc với trang giấy quay quanh trục nằm ngang AF hình vẽ Chiều cao cột nước h =4m Cho AB =2m; BE =3m Góc α = 300; van có trọng lượng G =20 kgf đặt trọng tâm C Tìm áp suất (dư) A, B 2 Tìm áp lực nước Fn tác dụng lên van vị trí điểm đặt lực D Để mở van, cần tác dụng lực F (vng góc với AB) bao nhiêu? Hình 13 Bài 14 Van chữ nhật đặt bên hơng bình chứa hai chất lỏng có tỷ trọng δ1 =0,8 δ2 = hình vẽ Áp suất mặt thống áp suất khí trời h o = h1 = 1m Gọi F1 F2 áp lực chất lỏng chất lỏng tác dụng lên van Để F1 = F2 h2 phải bẳng bao nhiêu? Hình 14 Bài 15 Một cửa van hình chữ nhật có bề rộng (thẳng góc với trang giấy ) b = m, dài L =4 m nghiêng góc α = 30o hình vẽ, lấy g = 10 m/s2 ρnước = 1000 kg/m3 Vẽ biều đồ phân bố áp suất nước tác dụng lên mặt van Xác định áp lực nước tác động lên van Xác định vị trí điểm đặt áp lực nước lên van Nếu van quay quanh O trọng lượng van đặt trọng tâm van (L/2) để cân van cần có trọng lượng ? Bài 16 Xác định tổng áp lực chất lỏng tác dụng lên thành chắn OA có chiều cao 12m, rộng 6m, chiều cao chất lỏng bên thượng lưu h = 10m, hạ lưu h/ Môi trường bên bên thành chắn (hình 16) Biết khối lượng riêng chất lỏng 1000 (kg/m3), g = 9,81 (m/s2) Bài 17 Cánh cửa OA quay quanh lề O có kích thước h = 3m; b = 80cm ngăn nước Xác định lực P cho cánh cửa thẳng đứng hình 2.10 Biết trọng lượng riêng nước 9810 (N/ m3 ) Bài 18 Trên đoạn ống đẩy quạt gió có đường kính d1 = 200 mm; d2 = 300 mm, khơng khí chuyển qua với lưu lượng Q = 0,833 m3/s Áp suất dư mặt cắt – 981 N/m 2; γkk = 11,77 N/m3 Bỏ qua thay đổi trọng lượng riêng khơng khí sức cản đoạn ống 1– Xác định áp suất khơng khí mặt cắt 2-2 Bài 19 Nước chảy ống rẽ hình vẽ Đoạn AB có đường kính d1=50mm, đoạn BC có d2=75mm; vận tốc trung bình V2=2m/s Đoạn ống CD có V3=1,5m/s Đoạn ống CE có d4=30mm Biết lưu lượng chảy đoạn CD lần lưu lượng chảy đoạn CE Bỏ qua tổn thất cột nước, xác định lưu lượng vận tốc trung bình đoạn ống đường kính d3 đoạn ống CD Bài 20 Cho đường ống trịn rẽ nhánh với thơng số hình vẽ phía dưới, xác định vận tốc nước V3 Cho biết ρnước =1000 kg/m3 Hình 20 Bài 21 Cho sơ đồ dịng chảy hình vẽ, cho biết Q=12 l/s Tính V 1, V2 Bỏ qua năng, tính P1 giá trị lực Fx dòng chảy tác động lên thành ống Hình 21 Bài 22 Xác định lực F dòng chảy tác dụng lên vòi uốn cong 90 0, với thông số cho hình vẽ, cho biết ρnước = 1000 kg/m3 Hình 22 Bài 23 Một đoạn cong vuốt nhỏ dần từ đường kính d =500 mm đến d2=250 mm cong mặt phẳng ngang góc α=45 Nếu ống dầu ρ = 850 kg/ m3, áp suất mặt cắt nhỏ 23KN/m 2, áp suất mặt cắt lớn 40 KN/m 2, lưu lượng dầu 0,45m3/s Tính áp lực dầu lên đoạn ống Hình 23 Bài 24 Cho sơ đồ dịng chảy hình vẽ có D =1,2m, d =0,85m, Q =Q3 =Q1/2; Q1 =6 m3/s; P1 =5MPa Bỏ qua Xác định lực nằm ngang tác dụng lên chạc ba Hình 24 Bài 25 Một thiết bị ngưng tụ tuapin nhà máy nhiệt điện lắp từ ống làm lạnh có đường kính d=0,025m Trong điều kiện bình thường người ta cho qua thiết bị ngưng tụ lượng nước tuần hồn nhiệt độ 12,5÷ 130 c 13600m /s Vậy nước ống có chuyển động trạng thái chảy rối không? Bài 26 Tại hai điểm mặt cắt ướt ống vận chuyển nước đo vận tốc u=2,3m/s khoảng cách thành ống y=0,11m umax =2,6 m/s trục ống Xác định tổn thất cột nước ma sát cho mét dài đường ống Bài 27 Một ống thép có đường kính d1=0,1m sử dụng làm thiết bị đốt nóng cho hệ thống cấp nhiệt Ống đứng dẫn nước nóng, ống nối có đường kính d2=0,025m Xác định tổn thất áp suất chỗ mở rộng đột ngột, vận tốc chuyển động nước nóng ống dẫn v=0.3 m/s Cịn nhiệt độ nước 800 C (như hình bên) Bài 28 Nước, dầu khơng khí nhiệt độ t = 200C chuyển qua ba ống riêng biệt có đường kính d = 150mm, độ nhám =0,1mm, với lưu lượng G73,75 kN/h Xác định trạng thái chuyển động nước, dầu khơng khí, dầu = 0,2cm2/s, dầu = 8440N/m3; nước = 0,0101cm2/s, dầu = 9800N/m3; kk = 0,157cm2/s, kk = 11,77N/m3 Bài 29 Nước nhiệt độ t = 200C chảy ống tròn d = 50mm với lưu lượng Q = 2,22 l/s Nếu ống đó, ta chuyển dầu dầu = 0,6cm2/s với lưu lượng trạng thái chảy lúc ống thay đổi nào? Bài 30 Để làm thí nghiệm đo độ dốc thủy lực J ta cho chất lỏng có độ nhớt μ=0,4 poiseuille có trọng lượng riêng γ=0,85t /m (8338,5 N/m3) chuyển động ống trịn có đường kính d = 75 mm Vận tốc đo trục ống v = 1,5 m/s Xác định độ dốc thủy lực J (theo trạng thái dòng chảy) Bài 31 Theo thực nghiệm vận chuyển dầu ống dẫn ta xác định hệ số cản cho dòng chảy tầng λ kiểm tra kết theo công thức lý thuyết poiseuille Biết đường kính ống d = 100 mm dài l = 120 m, độ nhớt chất lỏng λ=0,8 St , trọng lượng riêng γ=905 kG/ m3 (8878 N/m3) Khi làm thí nghiệm cho lưu lượng dịng G = 540 kG/ph bảng số tổn thất cột áp hw = 340 cm