Đang tải... (xem toàn văn)
BÁO CÁO BÀI 1: MẠCH LƯU CHẤT 1. Mục đích thí nghiệm Tìm hiểu các dạng tổn thất áp suất xảy ra trong ống dẫn khí dòng chất lỏng không nén qua các ống, các loại khớp nối,van, thiết bị mạng ống. Xác định mối quan hệ giữa tổn thất áp suất theo tổn thất ma sát và vận tốc của nước chảy bên trong ống, tổn thất cục bộ, hệ số ma sát, chuẩn số Reynolds. Ứng dụng đo độ chênh áp suất trong việc đo lưu lượng và vận tốc của nước trong ống dẫn. 2. Cơ sở lý thuyết Có hai chế độ chuyển động chính của dòng chất lỏng trong ống dẫn: Chế độ chay tầng với vận tốc nhỏ, khi đó trở lực trong ống dẫn tỷ lệ tuyến tính với vận tốc dòng chảy trong ống. Chế độ chảy rối với vận tốc lớn, khi đó trở lực trong ống tỷ lệ với vận tốc dòng chảy. Chế độ chảy chuyển tiếp giữa chảy tầng và chảy rối gọi là chảy quá độ. Có hai loại trở lực trên đường ống khi dòng lỏng choáng đầy ống chuyển động trong ống dẫn: trở lực ma sát và trở lực cục bộ.
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM BÁO CÁO THỰC HÀNH: KỸ THUẬT THỰC PHẨM Giảng viên hướng dẫn Sinh viên thực MSSV Lớp Nhóm : Trần Ngọc Thắng : Bùi Quang Trường : 13024971 : ĐHTP9A : – Sáng T5 TP.Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2015 SVTH: Bùi Quang Trường MSSV: 13024971 GVHD: Trần Ngọc Thắng BÁO CÁO BÀI 1: MẠCH LƯU CHẤT Mục đích thí nghiệm Tìm hiểu dạng tổn thất áp suất xảy ống dẫn khí dòng chất lỏng không nén qua ống, loại khớp nối,van, thiết bị mạng ống Xác định mối quan hệ tổn thất áp suất theo tổn thất ma sát vận tốc nước chảy bên ống, tổn thất cục bộ, hệ số ma sát, chuẩn số Reynolds Ứng dụng đo độ chênh áp suất việc đo lưu lượng vận tốc nước ống dẫn Cơ sở lý thuyết − Có hai chế độ chuyển động dòng chất lỏng ống dẫn: − Chế độ chay tầng với vận tốc nhỏ, trở lực ống dẫn tỷ lệ tuyến tính với vận tốc dòng chảy ống − Chế độ chảy rối với vận tốc lớn, trở lực ống tỷ lệ với vận tốc dòng chảy − Chế độ chảy chuyển tiếp chảy tầng chảy rối gọi chảy độ − Có hai loại trở lực đường ống dòng lỏng choáng đầy ống chuyển động ống dẫn: trở lực ma sát trở lực cục 2.1 Trở lực ma sát: Trở lực ma sát hms chất lỏng chảy choáng đầy ống tính theo công thức sau: Trong đó: L: chiều dài ống dẫn, m W: tốc chuyển động dòng lưu chất, m/s D: đường kính ống dẫn, m Để xác định chế độ chảy chất lỏng ta dựa vào chuẩn số Renoylds: Trong đó: : độ nhớt động lực học lưu chất, kg/ms : khối lượng riêng lưu chất, kg/cm3 dtd: đường kính tương đương, m Bài 5: Mạch lưu chất Page SVTH: Bùi Quang Trường MSSV: 13024971 2.2 GVHD: Trần Ngọc Thắng Trở lực cục bộ: Là trở lực chất lỏng thay đổi hướng chuyển động, thay đổi vận tốc thay đổi hình dáng tiết diện ống như: đột thu, đột mở, chổ cong,van, khớp nối 2.3 Đo lưu lượng theo nguyên tắc chênh áp biến thiên: Áp dụng phương trình Bernouli ta có mối liên hệ lưu lượng tổn thất áp suất qua màng chắn ( ống Ventury) theo công thức sau: Q: lưu lượng dòng chảy ống, m3/s C: hệ số hiệu chỉnh, C=0.98 cho ống Ventury, C=0.62 cho màng chắn A: tiết diện ống dẫn, m2 A1: tiết diện thu hẹp đột ngột, m2 chênh lệch áp suất, m cột lưu chất 2.4 Ống Pitot: Dùng ống Pitot đo áp suất toàn phần P áp suất tĩnh Pt,từ xác định áp suất động Suy ra: Tiến hành thí nghiệm 3.1 Thí nghiệm 1: Xác định tổn thất ma sát chất lỏng với thành ống Đóng mở van thích hợp nước bơm vào đoạn ống cần làm thí nghiệm Nối đầu đo áp suất vào đoạn ống cần làm thí nghiệm Đo đường kính ống làm thí nghiệm, ghi số liệu Bật công tắc bơm cho nước chảy vào hệ thống Điều chỉnh van lưu lượng có lượng cần thiết Nên lưu lượng nhỏ đến lớn Ghi lại kết thí nghiệm Bài 5: Mạch lưu chất Page SVTH: Bùi Quang Trường MSSV: 13024971 GVHD: Trần Ngọc Thắng 3.2 Thí nghiêm 2: Xác định trở lực cục Đóng mở van thích hợp nước bơm vào đoạn ống cần làm thí nghiệm Nối đầu đo áp suất vào đoạn chỗ phù hợp để đo áp suất cục Đo đường kính ống làm thí nghiệm, ghi số liệu Chọn phận nối từ danh sách Điều chỉnh van lưu lượng có lượng cần thiết Nên lưu lượng nhỏ đến lớn Ghi lại kết thí nghiệm Lặp lại thí nghiệm với vị trí đột mở co 900 - Tiến hành với van 5: - Mở hoàn toàn van lưu lượng kế - Mở hoàn toàn van - Mở bơm - Điều chỉnh độ mở van mức khác nhau, ghi nhận kết viết vào bảng số liệu Thí nghiệm 3: Đo lưu lượng dựa vào độ chênh áp a Màng chắn ống ventury Mở van phù hợp để dẫn nước vào lưu lượng kế Điều chỉnh van điều chỉnh lưu lượng để chỉnh lưu lượng cần thiết Bắt đầu từ lưu lượng hỏ đến lớn Nối đầu cảm biến áp suất với đầu vào chỗ thu hẹp b Ống pitot Nối đầu đo áp suất vào đầu ống pitot Điều chỉnh van điều chỉnh lưu lượng để chỉnh lượng bơm cần thiết Nên bắt đầu tự lượng nhỏ đến lớn 3.3 Số liệu thực nghiệm 1.2.1 Xác định ma sát chất lỏng với thành ống STT Ống khảo sát (mm) Lưu lượng lít/ phút Tổn thất áp suất (thực tế), (cmH2O) Ø 17, dtr=10 7 13 17 23 29 0.7 1.1 1.5 Ø 21, dtr=15 Bài 5: Mạch lưu chất Page SVTH: Bùi Quang Trường MSSV: 13024971 5 8 Ø 27 trơn, dtr=21 Ø 27 nhám, dtr=19 GVHD: Trần Ngọc Thắng 2.5 0.3 0.5 0.7 0.9 1.1 6.2 10.1 24.3 30.3 35.6 1.2.2 Xác định trở lực cục STT 5 Vị trí khảo sát Đột mở Lưu lượng(lít/phút) Đường kính ống(mm) 21 21 21 21 21 Tổn thất áp suất thực tế (cmH2O) 3.2 5.6 8.0 10.8 14.2 Đột thu 8 10 10 10 10 10 21 21 21 21 21 0.6 1.2 1.8 2.2 3.0 0.5 0.7 0.9 1.3 1.5 Co 90o 1.2.3 Xác định lưu lượng dòng chảy qua ống màng chắn, Ventury ống Pitot STT Loại Màng chắn Đường kính Lưu lượng (mm) (lít/phút) 16 Ventury Bài 5: Mạch lưu chất 16 Tổn thất áp suất ( cmH2O ) 1.1 1.8 2.2 3.2 4.2 1.3 1.7 2.3 Page SVTH: Bùi Quang Trường MSSV: 13024971 5 Ống pitot GVHD: Trần Ngọc Thắng 8 25 3.3 4.3 0.3 0.5 0.7 1.0 1.3 Xử lí số liệu Bảng 5.1: Tổn thất ma sát chất lỏng với thành ống STT Re Hệ số ma sát 0.849 9758.621 0.0310 0.07 0.1362 1.062 12206.897 0.0292 0.13 0.2014 1.274 14643.678 0.0278 0.17 0.2760 1.486 17080.459 0.0267 0.23 0.3606 1.699 19528.736 0.0258 0.29 0.4556 0.377 6500 0.0348 0.007 0.0202 0.472 8137.93 0.0326 0.011 0.0296 0.566 9758.621 0.0310 0.015 0.0405 0.661 11396.552 0.0297 0.02 0.0529 0.755 13017.241 0.0287 0.025 0.0667 0.193 4658.621 0.0384 0.003 0.0042 0.241 5817.241 0.0359 0.005 0.0061 0.289 6975.862 0.0341 0.007 0.0083 0.337 8134.483 0.0326 0.009 0.0108 0.385 9293.1 0.0314 0.011 0.0136 Ống Vận tốc dòng khảo sát chảy (m/s) Ống trơn 17 2 Ống trơn 21 Ống trơn 27 Bài 5: Mạch lưu chất Tổn thất áp Tổn thất áp suất (thực tế) suất (lí thuyết) (mH2O) (mH2O) Page SVTH: Bùi Quang Trường MSSV: 13024971 0.235 5132.184 0.0373 0.062 0.0066 0.294 6420.689 0.0349 0.101 0.0097 0.353 7709.195 0.0331 0.243 0.0133 0.412 8997.701 0.0317 0.303 0.0173 0.471 10286.207 0.0305 0.356 0.0218 Ống nhám GVHD: Trần Ngọc Thắng 27 Hình 5.1: Đồ thị thể mối qua hệ tổn thất áp suất lý thuyết thực tế theo vân tốc dòng chảy ống trơn 17 Hình 5.2: Đồ thị thể mối qua hệ tổn thất áp suất lý thuyết thực tế theo vân tốc dòng chảy ống trơn Bài 5: Mạch lưu chất 21 Page SVTH: Bùi Quang Trường MSSV: 13024971 GVHD: Trần Ngọc Thắng Hình 5.3: Đồ thị thể mối qua hệ tổn thất áp suất lý thuyết thực tế theo vân tốc dòng chảy ống trơn 27 Hình 5.4: Đồ thị thể mối qua hệ tổn thất áp suất lý thuyết thực tế theo vân tốc dòng chảy ống nhám 27 Nhận xét: Ta thấy loại vật liệu lưu lượng ống có đường kính lớn tổn thất dọc đường nhỏ và lưu lượng tăng tổn thất dọc đường tăng Vậy tổn thất dọc đường tỷ lệ nghịch với đường kính ống tỷ lệ thuận với lưu lượng ống Bài 5: Mạch lưu chất Page SVTH: Bùi Quang Trường MSSV: 13024971 GVHD: Trần Ngọc Thắng 5.2 Xác định trở lực cục Bảng 5.2: Trở lực cục số vị trí khảo sát 0.667 0.849 0.0367 0.032 0.8438 0.833 1.062 0.0575 0.056 0.9742 1.00 1.274 0.0827 0.08 0.9671 1.167 1.486 0.1125 0.108 0.9596 1.333 1.699 0.1471 0.142 0.9652 0.667 0.849 0.0367 0.006 0.1633 0.833 1.062 0.0575 0.012 0.2088 1.00 1.274 0.0827 0.018 0.2176 1.167 1.486 0.1125 0.022 0.1955 1.333 1.699 0.1471 0.03 0.2039 0.667 0.235 0.0028 0.005 1.7764 0.833 0.294 0.0044 0.007 1.5889 1.00 0.353 0.0064 0.009 1.4171 1.167 0.412 0.0087 0.013 1.5026 1.333 0.471 0.0113 0.015 1.3266 1 Đột thu Đột mở Co 90 Bài 5: Mạch lưu chất Page SVTH: Bùi Quang Trường MSSV: 13024971 GVHD: Trần Ngọc Thắng Hình 5.5: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ Q hệ số trở lực cục đột thu Hình 5.6: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ Q hệ số trở lực cục đột mở Hình 5.7: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ Q hệ số trở lực cục co 90 Bài 5: Mạch lưu chất Page 10 SVTH: Bùi Quang Trường MSSV: 13024971 GVHD: Trần Ngọc Thắng Nhận xét: Cùng một đường kính, cùng một lưu lượng thì ống nhựa có tổn thất dọc đường ít ống thép không gỉ Cho thấy vật liệu ống cũng có ảnh hưởng đến tổn thất dọc đường Lưu lượng tăng thì tổn thất tăng 5.3 Xác định lưu lượng dòng chảy qua ống màng chắn, ống Ventury ống Pitot Bảng 5.3: Xác định lưu lượng dòng chảy qua ống màng chắn, ống Ventury ống Pitot Thí nghiệm Lưu lượng thực tế (m3/s) Ventury Lưu lượng tính toán Qlt Vận tốc (m/s) Áp suất động Pđ 0.667 0.3319 0.0056 0.011 1.9642 0.6689 0.6421 0.1323 0.833 0.4145 0.0088 0.018 2.0455 0.6531 0.66255 0.1818 1.00 0.4976 0.0126 0.022 1.7460 0.7092 0.7014 0.1816 1.167 0.5807 0.0172 0.032 1.8604 0.6862 0.68095 0.2266 1.333 0.6633 0.0224 0.042 1.875 0.6842 0.6802 0.2614 0.667 0.3319 0.0056 0.013 2.3214 0.6153 0.6421 0.1699 0.833 0.4145 0.0088 0.017 1.9318 0.6720 0.66255 0.1668 1.00 0.4976 0.0126 0.023 1.8254 0.6936 0.7014 0.1942 1.167 0.5807 0.0172 0.033 1.9186 0.6757 0.68095 0.2373 1.333 0.6633 0.0224 0.043 1.9196 0.6762 0.6802 0.2708 x10-4 Màng chắn Hệ số trở lực cục K Tổn thất áp suất thực tế ∆Ptt 0.667 0.833 1.00 0.2426 0.003 0.3132 0.005 0.3706 0.007 Bài 5: Mạch lưu chất Cm Cv C 1.19*104 1.54*104 1.82*104 Page 11 SVTH: Bùi Quang Trường MSSV: 13024971 GVHD: Trần Ngọc Thắng 1.167 0.4429 0.01 2.17*10-4 1.333 0.5050 0.013 2.48*10-4 Hình 5.8: Đồ thị biểu diễn quan hệ lưu lượng dòng chảy theo tổn thất áp suất Nhận xét Ta thấy tại co 180o gây tổn thất cục bộ nhiều co 90 o và tại đột thu tổn thất cục bộ là lớn nhất Lưu lượng tăng thì tổn thất tăng, và tổn thất phụ thuộc nhiều vào dạng trở lực của ống Phụ lục 6.1 Xác định tổn thất ma sát chất lỏng với thành ống Ta có: • Kích thước loại ông khảo sát Loại ống Đường Kính (mm) Ống trơn 17 Ống trơn 21 Ống trơn 27 Ống nhám 27 Ngoài 17 21 27 27 Trong 10 15 19 21 • Xác định tổn thất ma sát chất lỏng với thành ống trơn ống nhám • Vận tốc dòng chảy: W = Bài 5: Mạch lưu chất Page 12 SVTH: Bùi Quang Trường MSSV: 13024971 GVHD: Trần Ngọc Thắng Trong đó: W: vận tốc dòng chảy (m/s) Q: lưu lượng (m3/s) D: đường kính ống khảo sát (m) *Đối với ống 17, Q = lít/phút, Dn = 17mm, Dtr =10mm - Vận tốc dòng chảy: W = = = 0.849 (m/s) Công thức: Hệ số Re = Trong đó: : khối lượng riêng chất lỏng (kg/m3 ) : độ nhớt động lực học chất lỏng (kg/ms) độ nhớt động học (m2/s) : vận tốc dòng chất lỏng chuyển động ống (m/s) D: kích thước hình học đặc trưng (m) Tra bảng 43, trang 40 – bảng tra cứu trình học – truyền nhiệt – truyền khối (tái lần thứ 4-Nhà xuất Đại Học Quốc Gia tp.HCM) Với nước 270C => = 0,87 (m2/s) Hệ số Re = = =9758.621 Vì 4000[...]... cùng một lưu lượng thì ống nhựa có tổn thất dọc đường ít hơn ống thép không gỉ Cho thấy vật liệu ống cũng có ảnh hưởng đến tổn thất dọc đường Lưu lượng tăng thì tổn thất tăng 5.3 Xác định lưu lượng dòng chảy qua ống bằng màng chắn, ống Ventury và ống Pitot Bảng 5.3: Xác định lưu lượng dòng chảy qua ống bằng màng chắn, ống Ventury và ống Pitot Thí nghiệm 3 Lưu lượng thực tế... = tổn thất áp suất thực tế (mH2O) 6.3.Xác định lưu lượng dòng chảy qua ống bằng màng chắn, ống Ventury và ống Pitot * Tính toán với lưu lượng Q=4lit/phút -Vận tốc dòng nước: V = Trong đó: Q: lưu lượng dòng chảy trong ống (m3/s) A: diện tích mặt cắt ống dẫn (m) V= = = 0,3319(m/s) -Tổn thất áp suất thực tế: ∆Ptt = 0.011 m -Hệ số trở lực cục bộ k Áp suất động: Pđ = Bài 5: Mạch lưu chất = = 0,0056 Page... dòng nước: V = = = 0,3319 (m/s) -Tổn thất áp suất thực tế: ∆Ptt = 0,013 m -Hệ số trở lực cục bộ k Áp suất động: Pđ = = → hệ số trở lực cục bộ: k= = 0,0056 = = 2,3214 -Cv Cv = = = 0.6153 → Trung bình cộng của Cm và Cv C= = 0.6421 Lưu lượng tính toán Qlt với độ chênh áp suất thực tế lấy ở lưu lượng là 6(lít/phút) -Màng chắn: Qlt = C.K Bài 5: Mạch lưu chất = 0.6421*1.9642 = 0,1323 Page 15 SVTH: Bùi Quang... chảy: W = Bài 5: Mạch lưu chất Page 12 SVTH: Bùi Quang Trường MSSV: 13024971 GVHD: Trần Ngọc Thắng Trong đó: W: vận tốc dòng chảy (m/s) Q: lưu lượng (m3/s) D: đường kính trong của ống khảo sát (m) *Đối với ống 17, Q = 4 lít/phút, Dn = 17mm, Dtr =10mm - Vận tốc dòng chảy: W = = = 0.849 (m/s) Công thức: Hệ số Re = Trong đó: : khối lượng riêng chất lỏng (kg/m3 ) : độ nhớt động lực học chất lỏng (kg/ms)... x10-4 Màng chắn Hệ số trở lực cục bộ K Tổn thất áp suất thực tế ∆Ptt 0.667 0.833 1.00 0.2426 0.003 0.3132 0.005 0.3706 0.007 Bài 5: Mạch lưu chất Cm Cv C 1.19*104 1.54*104 1.82*104 Page 11 SVTH: Bùi Quang Trường MSSV: 13024971 GVHD: Trần Ngọc Thắng 1.167 0.4429 0.01 2.17*10-4 1.333 0.5050 0.013 2.48*10-4 Hình 5.8: Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa lưu lượng dòng chảy theo tổn thất áp suất Nhận xét Ta... ma sát L: chiều dài ống dẫn (m) (L = 1.2 m) W: vận tốc dòng chảy (m/s) Bài 5: Mạch lưu chất Page 13 SVTH: Bùi Quang Trường MSSV: 13024971 GVHD: Trần Ngọc Thắng D: đường kính ống khảo sát (m) g = 9.81 (m2/s) Tổn thất áp suất lý thuyết: hms = λ = = 0.1362 (mH2O) 6.2.Xác định trở lực cục bộ Ta có: Khảo sát vị trí đột thu: Lưu lượng : G (m3/s) = G (lít/phút) khi G = 4 lít/phút = 0.667*10^(-4) m3/s Áp... bộ là lớn nhất Lưu lượng tăng thì tổn thất tăng, và tổn thất phụ thuộc nhiều vào dạng trở lực của ống 6 Phụ lục 6.1 Xác định tổn thất ma sát của chất lỏng với thành ống Ta có: • Kích thước các loại ông khảo sát trong bài Loại ống Đường Kính (mm) Ống trơn 17 Ống trơn 21 Ống trơn 27 Ống nhám 27 Ngoài 17 21 27 27 Trong 10 15 19 21 • Xác định tổn thất ma sát của chất lỏng với thành... 0.6421*1.9642 = 0,1323 Page 15 SVTH: Bùi Quang Trường MSSV: 13024971 GVHD: Trần Ngọc Thắng -Ventury: Qlt = C.K = 0,6421*2.3214 =0.1699 -Pito: V= = = 0,2426 Qlt = V.A =0.2426 4.9063*10-4 = 1.1903*10-4 Bài 5: Mạch lưu chất Page 16 ... lưu lượng dòng chảy qua ống bằng màng chắn, ống Ventury và ống Pitot Bảng 5.3: Xác định lưu lượng dòng chảy qua ống bằng màng chắn, ống Ventury và ống Pitot Thí nghiệm 3 Lưu lượng thực tế (m3/s) Ventury Lưu lượng tính toán Qlt Vận tốc (m/s) Áp suất động Pđ 0.667 0.3319 0.0056 0.011 1.9642 0.6689 0.6421 0.1323 0.833 0.4145 0.0088 0.018 2.0455 0.6531 0.66255 0.1818 1.00 0.4976 0.0126 0.022 1.7460 0.7092... Dtr =10mm - Vận tốc dòng chảy: W = = = 0.849 (m/s) Công thức: Hệ số Re = Trong đó: : khối lượng riêng chất lỏng (kg/m3 ) : độ nhớt động lực học chất lỏng (kg/ms) độ nhớt động học (m2/s) : vận tốc dòng chất lỏng chuyển động trong ống (m/s) D: kích thước hình học đặc trưng (m) Tra bảng 43, trang 40 – bảng tra cứu quá trình cơ học – truyền nhiệt – truyền khối (tái bản lần thứ 4-Nhà xuất bản Đại Học Quốc ... Quang Trường MSSV: 13024971 GVHD: Trần Ngọc Thắng BÁO CÁO BÀI 1: MẠCH LƯU CHẤT Mục đích thí nghiệm Tìm hiểu dạng tổn thất áp suất xảy ống dẫn khí dòng chất lỏng không nén qua ống, loại khớp nối,van,... Điều chỉnh van lưu lượng có lượng cần thiết Nên lưu lượng nhỏ đến lớn Ghi lại kết thí nghiệm Bài 5: Mạch lưu chất Page SVTH: Bùi Quang Trường MSSV: 13024971 GVHD: Trần Ngọc Thắng 3.2 Thí nghiêm 2:... suất, m cột lưu chất 2.4 Ống Pitot: Dùng ống Pitot đo áp suất toàn phần P áp suất tĩnh Pt,từ xác định áp suất động Suy ra: Tiến hành thí nghiệm 3.1 Thí nghiệm 1: Xác định tổn thất ma sát chất lỏng