TÍNH TOÁN THUỶ ĐỘNG LỰC ĐƯỜNG ỐNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN ĐƯỜNG ỐNG I Phân loại: • Theo quan điểm thủy lực: đường ống dài đường ống ngắn - đường ống dài đường ống có tổn thất lượng cục chiếm không  10% toàn tổn thất lượng - đường ống ngắn có lượng cục lớn 10% toàn tổn thất lượng CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN ĐƯỜNG ỐNG Cách 1: Sử dụng phương trình Bernoulli Phương trình Bernoulli cho dòng chảy: 2 p1 α1v1 p2 α2v2 z1    z2   htb12 γ 2g γ 2g p α v Trong : H1  z1   - cột áp đầu ống γ 2g p2 α v22 H2  z2   γ 2g • • - cột áp cuối ống H  H1 - H  htb12 - độ chênh lệch cột áp CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN ĐƯỜNG ỐNG Cách 2: Phương pháp hệ số đặc trưng lưu lượng K • Tổn thất lượng ống dài chủ yếu tổn thất dọc đường: H  h tb12  h d  J.l Công thức Sêzi: Trong đó: J - độ dốc thủy lực; l - chiều dài ống v=C R h J Trong đó: Rh - bán kính thủy lực;  D C   n  y - hệ số Sêzi; n - độ nhám tương đối; y - hệ số phụ thuộc Rh n CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN ĐƯỜNG ỐNG Lưu lượng qua ống là: Q = C R h J S Ký hiệu: K=S.C Rh Q=K J K - Hệ số đặc trưng lưu lượng, có thứ nguyên lưu lượng có giá trị lưu lượng qua mặt cắt ướt dòng chảy độ dốc thủy lực J = CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN ĐƯỜNG ỐNG Độ dốc thủy lực J: Q J= K Q2 hd  l K Lưu ý: Phương pháp hệ số đặc trưng lưu lượng sử dụng cho dòng chảy khu vực chảy rối thành nhám hoàn toàn (khu vực bình phương sức cản) TÍNH TOÁN THUỶ LỰC ĐƯỜNG ỐNG Tính toán đường ống đơn giản Xét hệ thống đường ống dài: pa I I H pa II II (1) 0 (2) l, D Hình 8-1 TÍNH TOÁN THUỶ LỰC ĐƯỜNG ỐNG - phương trình Bécnuli mặt (I) – (II) , (II) làm chuẩn: H = hd Với Q H l K H Q K l Phương trình liên hệ tất thông số đường ống dài đơn giản, cột áp H, độ dài l, lưu lượng Q đường kính D TÍNH TOÁN THUỶ LỰC ĐƯỜNG ỐNG Tính toán đường ống phức tạp a Hệ thống nối tiếp Q1 Q2 Q3 a) Q1 Q2 Q3 b) Qt1 Qt2 Đặc điểm thủy lực hệ thống: Q1 = Q2 = = Qi = = Q m Hd  Hc  H  Hi  hdi il Hd, Hc - cột áp đầu ống cuối ống Hi - độ chênh cột áp đầu cuối đoạn đường ống m - số đoạn ống đơn giản TÍNH TOÁN THUỶ LỰC ĐƯỜNG ỐNG Trường hợp dọc theo đường ống có nút tháo chất lỏng: ml QQ1  Q2 Qt1  Q3 Qt1 QtQ2   Qm  Qtk Q3 k l a) Q1 Q2 Q3 b) Qt1 Qt2 Nếu sử dụng phương pháp hệ số K: n li H Q  i 1 K i H Q n li  i 1 K i TÍNH TOÁN THUỶ LỰC ĐƯỜNG ỐNG b Hệ thống ống song song: a IV I b IV I c hd23  hdb  hda  hdc Qa Qb Qc Q Nếu sử dụng phương pháp hệ số K: Q1  K1 H l1 ,… Qn  K n H ln  n K  Q   Qi  H     i 1  i 1 l1  n TÍNH TOÁN THUỶ LỰC ĐƯỜNG ỐNG c Đường ống phân phối liên tục: l xM dx Qr Qv q Q ff q – lưu lượng đơn vị chiều dài Qv – lưu lượng vào đoạn l Qr - lưu lượng khỏi đoạn l Qff - lưu lượng phân phối toàn chiều dài l Q ff  ql Tại điểm M cách đầu đoạn l khoảng x: x x QM  QV  Q ff  Qr  Q ff  Q ff l l TÍNH TOÁN THUỶ LỰC ĐƯỜNG ỐNG c Đường ống phân phối liên tục: l xM dx Qr Qv q Q ff Tổn thất dh đoạn dx vô nhỏ 8dx x dhd   (Qr  Q ff  Q ff )  gd l Q 8l hd   dhd   (Qr  Qr Q ff  ff )  H  gd l TÍNH TOÁN THUỶ LỰC ĐƯỜNG ỐNG Nếu sử dụng phương pháp hệ số đặc trưng lưu lượng K dhd  KM 2 x  Q  Q  Q dx ff ff  r  l l  x H   Qr  Q ff  Q ff  dx K 0 l Q  (Qr  Qr Q ff  ff ) K Để đơn giản ta lấy: l H   Qr  0,55Q ff  K Qtt  Qr  0,55Q ff Qtt H 2l K lưu lượng tính toán TÍNH TOÁN THUỶ LỰC ĐƯỜNG ỐNG d Hệ thống phân nhánh hở: Q5 Q8 Q5 h d12 h d 23 h d38 H    l12 l 23 l38 l12  l 23  l 38 HIỆN TƯỢNG VA ĐẬP THUỶ LỰC TRONG ĐƯỜNG ỐNG Hiện tượng: - Va đập thủy lực đường ống tượng thay đổi đột ngột áp suất thay đổi vận tốc chuyển động chất lỏng ống cách đột ngột - Va đập thủy lực xảy ta đóng khóa nhanh, dừng tuabin, dừng bơm đột ngột - Va đập thủy lực xảy mở khóa nhanh - Nguyên nhân việc tăng hay giảm áp suất va đập thủy lực quán tính khối chất lỏng chuyển động ống HIỆN TƯỢNG VA ĐẬP THUỶ LỰC TRONG ĐƯỜNG ỐNG Công thức tính toán D A 2(r+ r) H =const v1 = v + v V K C x=a t B HIỆN TƯỢNG VA ĐẬP THUỶ LỰC TRONG ĐƯỜNG ỐNG Định lý biến thiên động lượng áp dụng cho khối chất lỏng chứa CBAD : F.t = m.v Trong : F = pS; m = Sx x p   (v  v1 ) t p = p1 - p = .a (v-v1) Khi đóng khóa đột ngột kín hoàn toàn: p = .av HIỆN TƯỢNG VA ĐẬP THUỶ LỰC TRONG ĐƯỜNG ỐNG - va đập thủy lực dương, gián tiếp dùng công thức: Δ p = ρ av l at -l t3 = , nghĩa đóng khóa chậm, p = không xảy va đập thủy lực: - Khi va đập thủy lực âm, gián tiếp dùng công thức:     H    đó: θ  l.v gHt γ - trọng lượng riêng chất lỏng; g - gia tốc trọng trường [...]... ĐẬP THUỶ LỰC TRONG ĐƯỜNG ỐNG 1 Hiện tượng: - Va đập thủy lực trong đường ống là hiện tượng thay đổi đột ngột áp suất trong đó do sự thay đổi vận tốc chuyển động của chất lỏng trong ống một cách đột ngột - Va đập thủy lực xảy ra khi ta đóng khóa nhanh, khi dừng tuabin, dừng bơm đột ngột - Va đập thủy lực cũng có thể xảy ra khi mở khóa nhanh - Nguyên nhân của việc tăng hay giảm áp suất trong va đập thủy... suất trong va đập thủy lực là do quán tính của khối chất lỏng chuyển động trong ống HIỆN TƯỢNG VA ĐẬP THUỶ LỰC TRONG ĐƯỜNG ỐNG 2 Công thức tính toán D A 2(r+ r) H =const v1 = v + v V K C x=a t B HIỆN TƯỢNG VA ĐẬP THUỶ LỰC TRONG ĐƯỜNG ỐNG Định lý biến thiên động lượng áp dụng cho khối chất lỏng chứa trong CBAD : F.t = m.v Trong đó : F = pS; m = Sx x p   (v  v1 ) t p = p1 - p = .a (v-v1)...TÍNH TOÁN THUỶ LỰC ĐƯỜNG ỐNG b Hệ thống ống song song: a IV I 1 2 b 3 4 IV I c hd23  hdb  hda  hdc Qa Qb Qc Q Nếu sử dụng phương pháp hệ số K: Q1  K1 H l1 ,… Qn  K n H ln  n K  Q   Qi  H     i 1  i 1 l1  n TÍNH TOÁN THUỶ LỰC... khóa đột ngột và kín hoàn toàn: p = .av HIỆN TƯỢNG VA ĐẬP THUỶ LỰC TRONG ĐƯỜNG ỐNG - khi va đập thủy lực dương, gián tiếp có thể dùng công thức: Δ p = ρ av l at 3 -l khi t3 = , nghĩa là khi đóng khóa rất chậm, p = 0 và sẽ không xảy ra va đập thủy lực: - Khi va đập thủy lực âm, gián tiếp có thể dùng công thức:   2   H  1   trong đó: θ  l.v gHt 3 γ - trọng lượng riêng của chất lỏng; g - gia tốc