Upload
others
View
0
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
1
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
1
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HCM
Khoa KTXD - Bộ môn KTTNN
Giảng viên: PGS. TS. NGUYỄN THỐNG
E-mail: [email protected] or [email protected]
Web: http://www4.hcmut.edu.vn/~nguyenthong/index
Tél. (08) 38 691 592 - 098 99 66 719 PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
2
NỘI DUNG MÔN HỌC Chöông 1. Ñaëc tính chaát loûng.
Chöông 2. Thuûy tænh hoïc.
Chöông 3. Cô sôû ñoäng löïc hoïc chaát loûng.
Chöông 4. Ño ñaïc doøng chaûy.
Chöông 5. Toån thaát naêng löôïng.
Chöông 6. Doøng chaûy coù aùp trong maïng löôùi oáng.
Chöông 7. Löïc taùc duïng leân vaät caûn.
Chöông 8. Doøng chaûy oån ñònh ñeàu trong keânh.
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
3
MUÏC ÑÍCH
• Nghieân cöùu caùc daïng maát
naêng löôïng của doøng chaûy
taàng vaø doøng chaûy roái.
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
4
GIỚI THIỆU
HIỆN TƯỢNG
MẤT
NĂNG LƯỢNG
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
5
z1 z2
p1/g
V12/2g
p2/g
V22/2g
dhd
p1
p2
0
X P
Ñoäng
naêng
AÙp
naêng
Theá
naêng
Maát naêng
L
1
1
2
2 O O PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
6
Theá
naêng AÙp
naêng
Ñoäng
naêng Maát naêng
V12/2g
p1/g
z1
dhd V2
2/2g
p2/g
z2
0
0:ứng suất do ma sát
giữa dòng chảy và
lòng dẫn
2
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
7
THÍ NGHIEÄM REYNOLDS
Chảy tầng
Chảy rối
Chảy quá độ
Van điều
tiết l/lượng
Nước màu
Đường
ống
trong
suốt
Bổ sung
nguồn
nước
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
8
Chaûy taàng
Chaûy quaù ñoä
Chaûy roái
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
9
THANH LONG DÂN
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
10
THANH LONG DÂN
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
11
TOÅNG HÔÏP CAÙC TRAÏNG THAÙI CHAÛY
PGS. Dr. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
12
PROFILE VÂN TỐC
3
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
13
Tieâu chuaån xaùc ñònh traïng thaùi chaûy:
• Soá Reynolds:
• V: vaän toác trung bình ñieån hình doøng chaûy.
• L: chieàu daøi ñaëc tröng (baùn kính thuûy löïc, D oáng)
• heä soá nhôùt ñoäng hoïc cuûa nöôùc (0,0101 cm2/s).
• Chaûy taàng:
• Chaûy roái:
• Chaûy quaù ñoä:
e
VLR
e gh 1R R
e gh 2R R
gh 1 e gh 2R R R
gh 1R 2000
gh 2R 3000 100000
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
The fundamentals of turbulence –
Damien Violeau
14 / 130
Steady Jet in a permanent flow
In 1883, Osborne Reynolds does the following experiment:
O. Reynolds
Coloured jet
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
The fundamentals of turbulence –
Damien Violeau
15 / 130
In brief
Depending on the value of Reynolds Re = UD / , the flow
shows a dramatically different behaviour.
Laminar
Transition
Turbulent
U D Re < Rec,1
Re > Rec,2
It seems rather logical: the more viscous, the more stable.
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
16
TỔN THẤT NĂNG LƯỢNG hw
w d ch dh dh
LAB
Ứng suất tiếp
tuyến do ma sát
A
B 1
2
1
2
Toån thaát naêng
löôïng cuïc boä
Toån thaát naêng
löôïng ñöôøng daøi
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
17
CÔNG THỨC LÝ THUYẾT
XÁC ĐỊNH MẤT NĂNG
ĐƯỜNG DÀI CHO
DÒNG CHẢY ỔN ĐỊNH
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
18
PHƯƠNG TRÌNH
CƠ BẢN
CHẤT LỎNG
CHẢY ĐỀU
4
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
19
z1 z2
p1/g
V12/2g
p2/g
V22/2g
dhd
p1
p2
0
X P
Ñoäng
naêng
AÙp
naêng
Theá
naêng
Maát naêng
L
1
1
2
2 PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
20
XEÙT PHÖÔNG TRÌNH LÖÏC ÑOAÏN DOØNG CHAÛY
ÑEÀU THEO PHÖÔNG TRUÏC DOØNG CHAÛY
Chuù yù: cos()=(z1-z
2)/L
0)cos(LLpp 021
Aùp löïc thuûy tænh
thöôïng haï löu
0)cos(LR
Lpp 021
Löïc ma saùt
Troïng löôïng
baûn thaân
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
21
Aùp duïng phöông trình Bernoulli cho ñoaïn doøng
ñeàu giôùi haïn bôûi (1-1) & (2-2) [caû coù vaø khoâng
coù aùp]:
R
1.
L
)p
z()p
z(0
22
11
d2
21
1 dh)p
z()p
z(
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
22
Töø ñoù:
Vôùi J=dhd/L ñoä doác thuûy löïc
Aùp duïng cho doøng chaûy troøn ñeàu, chuù yù R=d/4=r/2:
J.RR
1.
L
dh 00d
0
2
rJ
r0 r
(phöông trình cô baûn doøng chaûy ñeàu)
b/kính
thủy lực
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
23
TOÅN THAÁT NAÊNG LÖÔÏNG ÑÖÔØNG DAØI
Tröôøng hôïp chaûy taàng
Xeùt doøng chaûy trong oáng troøn, öùng suaát tieáp tuyeán do
tính nhôùt chaát loûng (keát quaû cuoái chöông 1):
chæ heä soá ñoäng löïc nhôùt, u chæ vaän toác phaân töû chaát
loûng caùch taâm oáng khoaûng caùch r.
dr
du
(1)
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
24
• Ngoaøi ra, trong doøng chaûy chaûy ñeàu ta coøn coù quan heä:
• 0 öùng suaát tieáp, R baùn kính thuûy löïc, J ñoä doác thuûy löïc.
• Xeùt cho tröôøng hôïp chaûy coù aùp trong oáng troøn:
Baùn kính thuûy löïc R=r/2
• Vaø taïi thaønh oáng (r=D/2):
JR 0
2
rJ
40
DJ
(2)
5
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
25
• Töø (1) vaø (2) ta seõ xaùc ñònh ñöôïc quy luaät phaân boá vaän
toác doøng chaûy taàng trong ñöôøng oáng nhö sau:
C haèng soá tích phaân seõ xaùc ñònh theo ñ/k bieân.
dr
durJ
2rdr
Jdu
2
CrJ
u 2
4
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
26
)(4
22
0 rrJ
u
22
0max164
DJ
rJ
u
umax
u
r
Aùp duïng ñieàu kieän bieân: Taïi thaønh oáng r=r0 u=0.
Vôùi D chæ ñöôøng kính oáng.
Phaân boá vaän toác trong oáng troøn chaûy taàng
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
27
• Töø ñoù phaân boá vaän toác taïi maët caét oáng troøn coù theå
vieát:
Ñaây laø phöông trình cuûa moät paraboloide troøn xoay.
Baøi taäp: Tính Q töø phaân boá vaän toác u noùi treân vaø tính
vaän toác trung bình V theo umax
.
Ñaùp soá:
2
0
maxr
r1uu
4
128JdQ
2
maxuV
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
28
dS =2r.dr
dQ =2rdr.u
Q
r
dr
r0
O
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
29
TOÅN THAÁT NAÊNG LÖÔÏNG ÑÖÔØNG DAØI
Töø ñoù ta coù theå xaùc ñònh toån thaát naêng löôïng ñöôøng
daøi trong chaûy taàng nhö sau (J=dhd/l):
VgD
L32dh
2d
g2
V.
D
L.
g2
V.
D
L.
R
64dh
22
e
d
Vôùi Re=VD/
Dang CT phổ biến
xác đinh TT năng
lượng đường dài
eR
64with
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
30
TOÅN THAÁT NAÊNG LÖÔÏNG ÑÖÔØNG DAØI
Tröôøng hôïp chaûy roái – Coâng thöùc Darcy
ÖÙng suaát tieáp treân thaønh:
Phöông phaùp phaân tích thöù nguyeân:
Giaûi ra ta coù: a=2-d; c=1-d; b=-d-e
),,,,(0 DVf
edcbaDCV 0
6
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
31
TOÅN THAÁT NAÊNG LÖÔÏNG ÑÖÔØNG DAØI
Tröôøng hôïp chaûy roái – Coâng thöùc Darcy
Töø ñoù:
Keát hôïp vôùi keát quaû doøng chaûy ñeàu:
2)(Re,
2
10
V
Df
2)(Re,
2
10
V
DfRJ
RJ 0
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
32
TOÅN THAÁT NAÊNG LÖÔÏNG ÑÖÔØNG DAØI
Tröôøng hôïp chaûy roái – Coâng thöùc Darcy
Löu yù vôùi J=dhd/l ta coù :
Coâng thöùc (1) goïi laø coâng thöùc Darcy (1856)
OÂn: Neáu chaûy taàng
g2
V.
D
L.dh
2
d )(Re,
Df
Re
64
(1)
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
33
XAÙC ÑÒNH BAÈNG THÖÏC NGHIEÄM
• Theo Nicuraste
• Theo Moody
• Hai taùc giaû duøng phöông phaùp thí
nghieäm ñeå xaùc ñònh theo quy luaät
ñònh nghóa trong phöông trình
Darcy.
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
34
ÑOÀ THÒ XAÙC ÑÒNH THEO NICURASTE
Chaûy taàng
Chaûy roái
Chaûy quaù ñoä
lg(100)
lg(Re)
0/∆
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
35
• ÑOÀ THÒ XAÙC ÑÒNH THEO MOODY
Re
∆/D
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
36
TOÅN THAÁT NAÊNG LÖÔÏNG ÑÖÔØNG DAØI
Theo Hazen–Williams (phoå bieán doøng chaûy coù aùp)
• Coâng thöùc thöïc nghieäm tính toån thaát naêng löôïng
ñöôøng daøi cho doøng chaûy roái theo Hazen-Williams:
• Trong ñoù CHW
=90 140 laø heä soá phuï thuoäc tình traïng
oáng. OÁng caøng “toát” giaù trò CHW
lôùn.
L: chieàu daøi, D: ñöôøng kính, Q l/löôïng
(m)
85,1
HW
87,4dC
Q
D
L.68,10dh
7
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
37
MẤT
NĂNG LƯỢNG
CỤC BỘ
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
38
TOÅN THAÁT NAÊNG LÖÔÏNG CUÏC BOÄ
Xaûy ra khi coù söï thay ñoåi “ñoät ngoät” veà
keát caáu doøng chaûy taïi vò trí cuïc boä treân
doøng chaûy:
taïo doøng chaûy “xaùo troän” cuïc boä
ma saùt cuïc boä cuûa caùc phaân töû chaát
loûng
toån thaát naêng löôïng cuïc boä..
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
39
A A
TỔN THẤT NĂNG LƯỢNG CỤC BỘ hc
Doøng chaûy xoaùy cuïc boä
D
d
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
40
TOÅN THAÁT NAÊNG LÖÔÏNG CUÏC BOÄ
: goïi laø heä soá toån thaát naêng löôïng cuïc boä,
ñöôïc xaùc ñònh töø thöïc nghieäm (xem sau).
V(m/s) vaän toác trung bình.
)(2
2
mg
Vdhc
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
41
TOÅN THAÁT NAÊNG LÖÔÏNG CUÏC BOÄ
1. Tröôøng hôïp co heïp ñoät ngoät:
)1(5,0
c
V
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
42
TOÅN THAÁT NAÊNG LÖÔÏNG CUÏC BOÄ
2. Mieäng vaøo oáng:
Saéc meùp: c=0,5
Meùp troøn, thuaän: c=0,2
Meùp raát thuaän: c=0,05
8
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
TOÅN THAÁT NAÊNG LÖÔÏNG CUÏC BOÄ
3. Mieäng ra cuûa oáng (Coâng thöùc Borda):
43
2)1(
c
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
44
TOÅN THAÁT NAÊNG LÖÔÏNG CUÏC BOÄ
4. OÁng uoáng cong “ñoät ngoät” vôùiø d<50mm:
d
300 40
0 50
0 60
0 70
0 80
0 90
0
0,2 0,3 0,4 0,55 0,7 0,9 1,1
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
45
TOÅN THAÁT NAÊNG LÖÔÏNG CUÏC BOÄ
4. OÁng uoáng cong 900 vôùi vaø d>200mm:
d 200 250 340 390 490
1,7 1,3 1,1 1,0 0,83
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
46
TOÅN THAÁT NAÊNG LÖÔÏNG CUÏC BOÄ
4. OÁng baùn kính r uoán cong daàn 900 vôùi baùn
kính cong R:
r/R 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1.0
0,13 0,14 0,16 0,21 0,29 0,44 0,66 0,98 1.4 1,98
R
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
47
TOÅN THAÁT NAÊNG LÖÔÏNG CUÏC BOÄ
5. Cöûa van phaúng trong oáng troøn:
h
(d-h)/d 0 1/8 2/8 3/8 4/8 5/8 6/8 7/8
0 0,07 0,26 0,81 2,06 5,52 17 97,8
d
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
48
TOÅN THAÁT NAÊNG LÖÔÏNG CUÏC BOÄ
6. Van 1 chieàu trong bôm vaø coù löôùi chaén raùc:
d 50 75 100 125 150 200 250 300 400
10 8 7 6,5 6 5 4,5 4 3
OÁng huùt
Tröôøng hôïp chæ coù löôùi:
=5-6
9
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
49
TOÅN THAÁT NAÊNG LÖÔÏNG CUÏC BOÄ
7. Khoaù nöôùc:
0 5 10 20 30 40 50 60 70 80
0,05 0,29 1,56 5,47 17,3 52,6 206 486 >>
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
50
VAN BƯỚM (BUTTERFLY)-Xem sau
0 10° 20° 30° 40° 50°
670 145 47 18 7
0 60° 70° 80° 90°
3 1,4 0,7 0,36
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
51
(Butterfly Valve )
VAN BƯỚM
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
52
VAN CƯA (GATE VALVE)-Xem sau
Closed
p/D 1/8 2/8 3/8 4/8
0,07 0,26 0,81 2,1
p/D 5/8 6/8 7/8
5,5 17 98
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
53 VAN CƯA (Gate Valve)
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
54
TOM TĂT VỀ MẤT NĂNG LƯỢNG
DONG CHẢY
Mất năng đường dài theo Manning:
Hoăc theo Hazen-Williams cho dòng
chảy co áp:
)OmH(g2
V
d
Ldh 2
2
d
)OmH(C
Q
d
L68.10dh 2
85.1
HW
87.4d
10
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
55
TOM TĂT VỀ MẤT NĂNG LƯỢNG DONG CHẢY
hê số mất năng đường dài
L chiều dài
d đường kinh
CHW hê số phu thuộc tinh trang ống
V vân tốc trung bình
Q lưu lượng
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
56
TOM TĂT VỀ MẤT NĂNG LƯỢNG DONG CHẢY
Mất năng cuc bộ:
hê số mất năng cuc bộ.
)OmH(g2
Vdh 2
2
c
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
57
Baøi taäp 1: Tính aùp suaát taïi B (N/m2, at) cuûa ñöôøng
oáng sau. Bieát taïi A coù pA=0,8at. OÁng coù ñöôøng
kính taïi A & B laø DA=0,2m, D
B=0,30m vaø daãn löu
löôïng nước 50l/s.Toån thaát naêng löôïng ñöôøng daøi
laáy theo Manning coù =0,03; dtb
=0,24m vaø
LAB
=20m.
A
B
h=3m 1
2
Chuù yù: 1at =1kgf/cm2=g(N/cm
2)
=9,81(N/cm2)=9,81.10
4 (N/m
2)
VA
VB
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
58
Baøi taäp 2: Gioáng soá lieäu treân, bieát raèng toån thaát
ñöôøng daøi dh theo Hazen-Williams nhö sau:
Vôùi L(m) chieàu daøi oáng, d(m) ñöôøng kính trung
bình oáng, Q(m3/s) löu löôïng qua oáng.
Tính pB
(at).
85,1
87,4 100
Q
d
L68,10)m(dh
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
59
Baøi taäp 3: Biết ống troøn AB coù L=10m, d=0,05m. Toån
thaát naêng löôïng ñöôøng daøi theo Manning coù λ=8*10-2
.
a. Tính V vaø töø ñoù suy ra Q qua oáng (boû qua t/t cuïc boä).
b. Toång toån thaát cuïc boä taïi A & B coù ζC=1,2. Tính Q
trong tröôøng hôïp naøy.
Giaû thieát bình coù tieát dieän raát lôùn so vôùi tieát dieän oáng
AB.
A B
H=12m
V Truïc oáng AB
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
60
Baøi taäp 4: Bôm X coù coät nöôùc bôm Hb=16m. OÁng AB coù
L=30m, d=49mm. Toån thaát naêng löôïng ñöôøng daøi theo
HW coù CHW
=120. Toån thaát cuïc boä sô boä laáy 25% toån
thaát ñöôøng daøi. Tính Q töø bình 1 leân bình 2. Cho bieát 2
bình coù tieát dieän raát lôùn so vôùi tieát dieän oáng AB. Từ
đoù tính coâng suaát bôm. Bieát bôm coù
hieäu suaát η=0.8.
X
1
2
A
B
Q
H=14m
11
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
61
Baøi taäp 4bis: Bôm X coù Hb=22m. OÁng AB=29m, BC=1m,
d=60mm. Toån thaát naêng löôïng ñöôøng daøi dhd theo
Manning coù =1.5*10-2
. Toån thaát cuïc boä sô boä laáy
25%dhd. Tính Q töø bình 1 leân bình 2 vaø aùp suaát taïi B.
Bieát 2 bình coù tieát dieän raát lôùn so vôùi tieát dieän oáng AC.
X
1
2
A
C
Q
H1=20m
h=1m
B
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
62
Bài tâp 5: Tinh lưu lượng nước tư binh 1
sang binh 2. Mất năng đường dài theo
Manning co =4.10-2. Mất năng cuc bộ băng
50% tổng mất năng đường dài. Các binh co
tiết diên rất lớn so với tiết diên ống.
1 2
L1=10m
D1=0.1m
L2=10m
D2=0.2m
H=5m
A B C
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
63
Baøi taäp 6: Bôm X coù Hb=14m. OÁng AB coù L=30m,
d=60mm. Toån thaát ñöôøng daøi theo Manning coù =10-2
.
Toån thaát cuïc boä coù c=1,5. Tính Q töø bình chöùa 1 leân
bình chöùa 2. Cho bieát [1] coù tieát dieän raát lôùn, bình [2]
coù tiết diện 0.5m2.
X
1
2
A
B
Q
H =13m
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
64
Baøi taäp 7: Bôm X coù Hb=13m. OÁng ABC coù L=40m,
d=60mm. Toån thaát ñöôøng daøi theo Manning coù
=2.10-2
. Toån thaát cuïc boä coù c=0.5. Tính Q töø bình
chöùa 1 leân bình chöùa 2. Cho bieát bình coù tieát dieän
raát lôùn so vôùi tieát dieän oáng. Tính aùp suaát taïi B
(AB=10m).
X
1
2
A
B
C H=12m
HB=7m
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
65
Bài tâp 8: Người ta muốn bơm nước tư bể
chứa 1 lên bể chứa 2 có chênh lêch cao độ
2 măt thoáng là 20m. Lưu lượng bơm là
3l/s. Đường ống 63mm, dài 30m. Mất năng
đường dài theo HW có CHW=120. Mất năng
cuc bộ băng 25% tổng mất năng đường
dài. Bể co tiết diên rất lớn so với tiết diên
ống.
1. Tinh cột nước bơm.
2. Tinh công suất bơm (kW). Bơm có hiêu
suất =0.85. PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
66
Bài tâp 9: Cho hê thống như sau. Mất
năng đường dài theo Manning co
=6.10-2. Mất năng cuc bộ băng 50%
tổng mất năng đường dài. Các binh
co tiết diên rất lớn so với tiết diên
ống.
1. Tinh lưu lượng nước tư binh 1 sang
binh 2.
2. Tính áp suất tai B. Nhân xét ?
12
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
67
1
2
H=10m A
B
C
LAB=5m, dAB=90mm
LBC=20m, dBC=90mm H1 =4m
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
68
Baøi taäp 10: Cho moät heä thoáng bôm nöôùc
nhö hình veõ sau. Bôm X coù coät nöôùc bôm
laø 17m. Cho bieát hoà A coù tieát dieän raát
lôùn. Ñöôøng oáng coù d=60mm vaø coù chieàu
daøi L=30m. Toån thaát ñöôøng daøi theo
Manning coù =2.0*10-2
. Toån thaát cuïc boä
laáy baèng 40% toån thaát ñöôøng daøi.
• Xaùc ñònh löu löôïng nöôùc chaûy ra ôû B
(khoâng khí).
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
69
H=15m
A
Bôm X
d
B
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
70
Bài tâp 11: Một bơm ly tâm hoat động với
lưu lượng thiết kế là 36l/s. Đường ống hút
dài L=12m, d=120mm. Biết răng tổn thất
đường dài dhL theo Manning có =1.5.10-2 và
tổn thất cuc bộ do van 1 chiều có c=1.5.
Cao trình đăt bơm so với mực nước bể hút
là 6m. Tính áp suất chân không tai miêng
vào của bơm (xem sơ đồ sau).
g2
V.
d
L.dh
2
L g2
Vdh
2
CC
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
71
~ Bơm
Hb=20m p1=pa
p2
6m
Q
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
72
Baøi taäp 12: Bôm X bôm nöôùc töø hoà A leân hoà B
vôùi löu löôïng laø 20 l/s. Cho bieát hoà A vaø B coù
tieát dieän raát lôùn. Ñöôøng oáng coù d=150mm vaø
chieàu daøi L=50m. Toån thaát ñöôøng daøi theo
Hazen-Williams coù CHW
=100. Toån thaát cuïc boä
baèng 40% toån thaát ñöôøng daøi.
• Xaùc ñònh coät nöôùc bôm Hb (m).
• Cho bieát bôm coù hieäu suaát =0.9, tính coâng
suaát bôm N (kW) [N=gQHb/ (watt)].
13
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
73
H=25m
A
B
Bôm X
d
Coâng suaát bôm: P=gQHb/ (watt)
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
74
Bài tâp 13: Một nhà máy thủy điên co sơ đồ làm
viêc như hinh ve. Đường ống có D=1m,
L=400m. Mất năng đường dài theo HW có CHW
=100, tổn thất cuc bộ có =5. Lưu lượng
Q=4.5m3/s. Tinh công suất (MW) của NM. Biết
hiêu suất NM là =0,8. Lấy g=10m/s2.
Tuabin X
Zhồ=125m
ZNM=25m
Q
Hồ chứa
NM
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
75
Baøi taäp 14: Ngöôøi ta muoán bôm 1,2 m3 nöôùc leân
beå chöùa 1 nhaø cao taàng (H=50m keå töø maët
ñaát) trong thôøi gian 5phuùt (beå chöùa coù tieát
dieän lôùn). Bôm coù coät nöôùc bôm Hb vaø ñöôøng
oáng coù d=60mm, daøi 75m. Toån thaát naêng
löôïng ñöôøng daøi theo Manning coù =1.10-2
.
Toån thaát cuïc boä baèng 40% toån thaát ñöôøng
daøi.
a. Tính coät nöôùc bôm Hb
(mH2O) .
b. Tính coâng suaát N (kw) bôm bieát raèng hieäu
suaát bôm =0,9 [N=gQHb/ (watt)].
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
76
Baøi taäp 15: Cho moät heä thoáng bôm nöôùc nhö
hình veõ sau. Bôm X bôm nöôùc töø hoà A leân hoà
B vôùi löu löôïng laø 12 l/s. Cho bieát hoà A vaø B
coù tieát dieän raát lôùn. Ñöôøng oáng coù D=120mm
vaø coù chieàu daøi L=50m. Toån thaát ñöôøng daøi
theo Hazen-Williams coù CHW
=100. Toån thaát
cuïc boä trong ñöôøng oáng laáy sô boä baèng 40%
toån thaát ñöôøng daøi.
• Xaùc ñònh coät nöôùc bôm Hb (m).
• Cho bieát bôm coù hieäu suaát =0.9, tính coâng
suaát caàn coù cuûa bôm X (kW).
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
77
H=15m
A
B
Bôm X
d
Coâng suaát bôm: P=gQHb/ (watt)
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
78
Baøi taäp 16: Cho moät heä thoáng 2 bình nhö
hình veõ sau. Cho bieát bình A vaø B coù tieát
dieän raát lôùn. Ñöôøng oáng coù D=100mm
vaø coù chieàu daøi L=50m. Toån thaát ñöôøng
daøi theo Manning coù =10-2
. Toån thaát
cuïc boä trong ñöôøng oáng laáy sô boä baèng
40% toån thaát ñöôøng daøi.
Xaùc ñònh löu löôïng nöôùc chaûy töø A B.
14
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
79
H=3m
V
A
B
Ñöôøng oáng
Q
Q
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
80
Baøi taäp naâng cao 1: Laáy heä thoáng nhö
baøi taäp treân. Tuy nhieân tieát dieän
bình A vaø B laø baèng nhau vaø laø hình
vuoâng coù caïnh a=1m vaø ñöôøng oáng
daãn laø hình vuoâng coù caïnh b=0,1m.
Taïi thôøi ñieåm t=0, cheânh leäch möïc
nöôùc 2 bình nhö hình veõ (H=3m).
Tính thôøi gian caàn thieát ñeå möïc nöôùc
trong 2 bình A vaø B laø ngang nhau ?
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
81
Baøi taäp naâng cao 2: Cho heä thoáng sau. Bình laø
hình vuoâng coù caïnh a=2m vaø ñöôøng oáng daãn
coù d=0,05m. Taïi thôøi ñieåm t=0 möïc nöôùc bình
laø H=3m. Toån thaát ñöôøng daøi theo Manning
coù =5.10-2
. Toån thaát cuïc boä baèng 40% toån
thaát ñöôøng daøi. Tính thôøi gian caàn thieát ñeå
nöôùc chaûy caïn bình.
H=3m
L=5m A B
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
82
Bài tâp nâng cao 3: Cho hê thống sau. Tổn thất
năng lượng đường dài theo Manning có
=5.10-2. Giả thiết bình có tiết diên lớn so với
các ống. Tính lưu lượng chảy ra khỏi BC &
BD.
1 A
B
C D
L=20m, d=120mm
L=10m, d=90mm
L=10m, d=60mm
Z1=15m
ZB=10m
ZC=4m
ZD=2m
ZA=12m
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Chương 5: Tổn thất năng lượng dòng chảy
83
HEÁT CHÖÔNG