NỘI DUNG THÍ NGHIỆM...3 2.1 Xác định trở lực đường ống độ tổn thất áp suất theo lưu lượng bằng các thiết bị đo điện tử trên mặt tủ điện...3 2.2 Xác định trở lực đường ống theo lưu lượng
MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM
Khảo sát và so sánh các phương tiện đo mức (trực quan, đồng hồ hiển thị số - HydroStatic Pressure Transmitter).
Khảo sát và so sánh các phương tiện đo lưu lượng (Vbồn chứa/t; Vđồng hồ/t; Float Flowmeter; Flow Transmitter).
Khảo sát và so sánh các phương tiện đo áp suất (đồng hồ kim; Ống chữ U; đồng hồ hiển thị số - Pressure Transmitter).
Khảo sát và so sánh trở lực của ống dẫn, co 90 o , van theo vận tốc dòng chảy.
Khảo sát phương trình Bernoulli.
Làm quen với sơ đồ và nguyên tắc vận hành hệ thống xác định chế độ chảy của chất lỏng.
Xác định chuẩn số Reynolds của các chế độ chảy.
NỘI DUNG THÍ NGHIỆM
Xác định trở lực đường ống (độ tổn thất áp suất) theo lưu lượng bằng các thiết bị đo điện tử trên mặt tủ điện
đo điện tử trên mặt tủ điện
Điều chỉnh lưu lượng nước về khoảng 20 l/min Đợi khoảng 20 giây cho hệ thống hoạt động ổn định.
Để hạn chế sai số trong quá trình khảo sát, hãy sử dụng thiết bị chụp hình để ghi nhận tất cả các số liệu hiển thị trên mặt tủ điện cùng một thời điểm Thực hiện ghi nhận số liệu trong mỗi lần khảo sát 10 lần và tính toán giá trị trung bình.
Khi duy trì cùng một lưu lượng nước, việc nhấn nút mở van solenoid cho từng đường ống sẽ yêu cầu thời gian chờ 20 giây để hệ thống ổn định giữa các lần thay đổi đường ống khảo sát.
Xác định trở lực đường ống theo lưu lượng bằng các dụng cụ đo lưu lượng
Đo lưu lượng bằng lưu lượng kế, đồng hồ nước và độ giảm chiều cao mực nước theo thời gian
Đo tổn thất áp suất bằng ống chữ U
PHÚC TRÌNH
Số liệu thô
Bảng 3.1: Xác định trở lực đường ống theo lưu lượng bằng các thiết bị đo điện tử
Tên đường ống Q (l/min) T ( o C) P in (kg/cm 2 ) P out (kg/cm 2 )
Bảng 3.2: Xác định trở lực đường ống theo lưu lượng bằng lưu lượng kế
Tên đường ống Q (l/min) T ( o C) P in (kg/cm 2 ) P out (kg/cm 2 )
Bảng 3.3: Xác định trở lực đường ống theo lưu lượng bằng đồng hồ nước
+ Ta có : V bồn chứa = 100 lít = 0.1 m 3
+ Do đó: Đường kính bồn chứa: D = 0.36 m
Tên dụng cụ đo Đồng hồ nước
Bảng 3.4: Xác định trở lực đường ống theo lưu lượng bằng cách đo độ giảm chiều cao mực nước
Tên dụng cụ đo Thước thủy đo độ giảm chiều cao mực nước
3.2 Số liệu sau xử lý
Bảng 3.5: Xác định trở lực đường ống theo lưu lượng bằng các thiết bị đo điện tử Tên đường ống
Q (ft 3 /min) T ( o C) ∆P =P in – P out (inch
Bảng 3.6: Xác định trở lực đường ống theo lưu lượng bằng lưu lượng kế
Tên đường ống Q (ft 3 /min) T ( o C) ∆P (inch
Bảng 3.7: Xác định trở lực đường ống theo lưu lượng bằng đồng hồ nước
Tên dụng cụ đo Đồng hồ nước
Bảng 3.8: Xác định trở lực đường ống theo lưu lượng bằng cách đo độ giảm chiều cao mực nước
Tên dụng cụ đo Thước thủy đo độ giảm chiều cao mực nước
Bảng 3.9: Hệ số ma sát trong ống dẫn xác định bằng các thiết bị đo điện tử
Khối lượng riêng của nước: ρ = 997 kg/m 3 Độ nhớt của nước: μ = 0.00089 Ns/m 2
Trọng lượng riêng của nước: γ = ρ g = 997*9,81 = 9780.57 N/m 3
Tên đường ống Chảy tầng Chảy quá độ Chảy rối
Tên đường ống Chảy rối
Đồ thị
a Đồ thị biểu diễn hàm số
Hình 1 : Đồ Thị Q = f(∆𝑃/𝜌𝑔) b Đồ thị biểu diễn hàm số λ = f(Re)
0.0070 Đồ thị chảy tầng λ = f( 𝑅𝑒 ) = 64/Re
Hình 2 : Đồ thị chảy tầng λ = f(𝑅𝑒) = 64/Re c Đồ thị biểu diễn hàm số chảy quá độ
0.0330 Đồ thị chảy quá độ λ = 0.3164 / Re^0.25
Smooth Pipe 21 Rough Pipe 21 Smooth Pipe 34 Elbow 90 Globe Valve
Hình 3 : Đồ thị chảy quá độ λ = 0.3164 / Re^0.25 d Đồ thị hàm số chảy rối
Smooth Pipe 21 Rough Pipe 21 Smooth Pipe 34 Elbow 90 Globe Valve
Hình 4: Đồ thị chảy rối λ = 0.25/((lg3.7d/e)^2) e Đồ thị hàm số chảy rối
Smooth Pipe 21Rough Pipe 21Smooth Pipe 34Elbow 90
Bàn luận
a Nhận xét về các giản đồ và so sánh với kết quả trong sách. Đối với đồ thị biểu diễn mối quan hệ Q theo ∆ P :
Khi lưu lượng Q tăng, trở lực trong ống cũng tăng theo như lý thuyết đã chỉ ra Điều này có nghĩa là khi lưu lượng chảy tăng nhanh, hệ số màng chắn sẽ được cải thiện đáng kể.
Trở lực của dòng chảy qua ống Elbow 90 độ là lớn nhất, trong khi đó dòng chảy qua ống smooth 21 có trở lực nhỏ nhất.
Đường biểu diễn mối quan hệ giữa Q và ∆ P của dòng chảy qua ống smooth
Tuyến tính 21 cho thấy rằng khi lưu lượng Q tăng, trở lực trong các đường ống khác không thay đổi đồng nhất mà có sự biến thiên không đều Đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa số Reynolds (Re) và hệ số ma sát của từng ống cho thấy sự khác biệt trong phản ứng của các đường ống khi lưu lượng thay đổi.
Mỗi ống có những đặc thù riêng, với các đường cong không đồng nhất do thành ống không đều và không chính xác Hệ số ma sát cũng thay đổi theo từng vị trí và tốc độ của dòng chảy Để đánh giá mức độ tin cậy của kết quả, cần xem xét các nguyên nhân gây ra sai số trong quá trình đo lường và tính toán.
Trong các đồ thị và bảng số liệu được xử lý thống kê, hàm tuyến tính gần như đạt giá trị một, chứng tỏ rằng số liệu gần đúng với lý thuyết Phần trăm các con số có thể chấp nhận được một phần do máy cũ và một phần do sai số trong quá trình thao tác.
Các nguyên nhân gây ra sai số:
Sai số ngẫu nhiên là yếu tố quan trọng trong việc đánh giá độ lệch chuẩn và mức độ phân tán của kết quả đo Nó phản ánh khả năng lặp lại của phép đo và có thể thay đổi tùy thuộc vào phương pháp đo, điều kiện đo lường và kích thước của đại lượng đo.
Thao tác làm chưa đúng kỹ thuật.
Trong quá trình tính toán khi làm tròn số không chính xác.
Quá trình chụp ảnh ghi số liệu chưa thật sự đúng với thời điểm cần chụp.
Câu hỏi chuẩn bị
1 Nêu các phương pháp làm giảm trở lực trên đường ống dẫn?
Trở lực trên đường ống dẫn được tính theo công thức:
∑ h= λ l d 2 ν g 2 + ∑ ξ ν 2 2 g Để làm giảm trở lực ta có thể thực hiện:
Giảm vận tốc của dòng chảy
Tăng kích thước của đường ống
Giảm độ nhám của thành ống
Giảm chiều dài đường ống
2 Nêu đặc điểm của áp suất thuỷ tỉnh (ASTT)
Trong chất lỏng tĩnh, chỉ có một thành phần theo phương pháp tuyến với mặt tiếp xúc Ứng suất của lực mặt được gọi là áp suất thủy tĩnh, ký hiệu là p, và được xác định bằng công thức p = lim ω → 0 ωp Áp suất thủy tĩnh có hai tính chất quan trọng.
Áp suất thủy tĩnh tác dụng thẳng góc với diện tích chịu lực và hướng vào bên trong diện tích ấy.
Trị số áp suất thủy tĩnh tại một điểm bất kỳ không phụ thuộc hướng đặt của diện tích chịu lực tại điểm này
3 Hiện tượng xâm thực là gì? Nguyên nhân và tác hại của nó ra sao?
Khi chất lỏng di chuyển vào miệng bơm ly tâm, áp suất thấp hơn áp suất khí quyển tạo điều kiện cho khí hòa tan trong chất lỏng bốc hơi, hình thành các bọt khí Những bọt khí này cùng với chất lỏng chuyển động trong cánh guồng, làm tăng áp suất và khí lại hòa tan vào chất lỏng Quá trình bay hơi – ngưng tụ – hòa tan khí diễn ra nhanh chóng, làm thể tích bọt khí tăng và giảm đột ngột, dẫn đến áp suất trong các bọt khí có thể đạt tới 100-1000 at Hiện tượng này được gọi là hiện tượng xâm thực.
Hiện tượng xâm thực gây ra va đập thủy lực, làm bào mòn kết cấu kim loại và tạo ra rung động cùng tiếng ồn Điều này có tác động tiêu cực đến bơm, vì vậy cần phải có biện pháp hạn chế hiện tượng xâm thực.
Giới hạn chiều cao hút của bơm.
Xét nhiệt hóa hơi nơi đặt bơm phù hợp chưa.
Giảm thiểu tối đa trở lực trên đường ống hút.
Tăng áp lực hút bằng cách giảm chiều cao miệng hút của bơm.
4 Nêu công dụng (chức năng) của bầu khí trong hệ thống bơm pittong.
Khi bơm có lưu lượng lớn, lực quán tính tăng cao, dẫn đến tổn thất do lực quán tính lớn Để giảm thiểu tổn thất này, bơm pittong thường được thiết kế với các bầu khí ở ống hút và ống đẩy Bầu khí là hộp kín chứa khí, được lắp đặt tại đầu hút và đầu đẩy của bơm Khi bơm hút hoặc đẩy chất lỏng, một phần chất lỏng sẽ vào bầu khí và nén khí bên trong Khi áp lực trong dòng chảy giảm xuống dưới áp lực khí trong bầu khí, phần chất lỏng trong bầu khí sẽ chảy ra, hòa vào dòng chảy, từ đó làm tăng độ điều hòa và giảm bớt lực quán tính của dòng chảy.
5 Chiều dài tương đương của van, cut, tê hay chỗ có trở lực cục bộ được định nghĩa như thế nào?
Chiều dài tương đương của một bộ phận là chiều dài của đoạn ống thẳng mà có trở lực ma sát tương đương với trở lực cục bộ do bộ phận đó gây ra.
6 Có mấy loại bơm? Kể tên, phạm vi và giới hạn ứng dụng.
Loại này có: bơm pittông, bơm răng khía, bơm cánh trượt, bơm trục vít, bơm màng
Bơm ly tâm là thiết bị giúp tăng năng lượng và áp suất của chất lỏng thông qua lực ly tâm khi guồng quay Thiết bị này thường được sử dụng để bơm nước và vận chuyển các loại chất lỏng khác nhau.
Loại này có: Bơm hướng trục, bơm xoáy lốc.
Bơm không có bộ dẫn động: gồm một số loại bơm đặc biệt: bơm tia, bơm sục khí, thùng nén, Xyphông…
7 Khi nào can ghép nối tiếp, song song Vẽ đường đặc tính bơm cho 2 trường hợp trên
Ghép bơm làm việc nối tiếp: khi cần giữ nguyên lưu lượng và tăng cột áp Trên đồ thị
Điểm A1 là điểm làm việc riêng lẻ từng bơm với cột áp H1.
Điểm A2 là điểm làm việc khi ghép 2 bơm nối tiếp.
Ghép bơm làm việc song song: khi cần giữ nguyên cột áp và tăng lưu lượng Trên đồ thị
Điểm A1 là điểm làm việc riêng lẻ từng bơm với lưu lượng Q1.
Điểm A2 là điểm làm việc của 2 bơm với lưu lượng Q1-2,ở đây: Q1-2 < 2Q1.
8 Chiều cao hút của bơm là gì? Tại sao chiều cao này lại bị giới hạn và giới hạn tối đa là bao nhiêu?
Chiều cao hút của bơm là chiều cao đặt bơm.
A1 A 2 Đường đa ởc tớnh của bơm ghe ựp s ong s ong Q
A H Đường đa ởc tớnh của bơm ghe ựp nối tie ỏp
Chiều cao hút của bơm phải bị giới hạn vì nếu chiều cao hút lớn sẽ xảy ra hiện tượng xâm thực.
Chiều cao hút của bơm được xác định theo công thức: z 1 max ≤ p 1 ρg − [ ρg p t + ∑h 1 + 2 v g 1 2 + Δh ] (m)
Áp suất bể hút (N/m²) và áp suất hơi bão hòa tại miệng hút (N/m²) là những yếu tố quan trọng trong quá trình tính toán tổng trở lực ống hút (m) và vận tốc ống hút (m/s) Tổn thất ma sát do xâm thực được tính bằng công thức Δh = (5,62 c_n √Q)^(4/3) (m), trong đó C là hệ số xâm thực, có giá trị từ 500 đến 1000.
Giới hạn tối đa chiều cao hút
Đối với các bảng tra cứu, chiều cao hút chân không của nước thường được xác định ở nhiệt độ dưới 20 độ C và áp suất khí quyển là 10 mmH2O Tuy nhiên, để loại trừ các yếu tố ảnh hưởng, cần xem xét thêm các điều kiện khác.
10 Các số liệu đo được trong thí nghiệm này cũng như dòng chảy của lưu chất có ổn định không? Tại sao?
Trong thí nghiệm này dòng chảy của lưu chất không ổng định vì:
Bơm cung cấp lưu lượng không ổn định.
Nhiệt độ của chất lỏng tăng dần trong quá trình thí nghiệm.
11 Nguyên tắc đo lưu lượng của lưu lượng kế màng chắn và ventury? Ơ trong bài là đo trực tiếp hay gián tiếp?
Nguyên tắc chung của hai dụng cụ này là dùng sự giảm áp suất của lưu chất khi chảy qua chúng để đo lưu lượng.
Vận tốc trung bình ở vị trí sau ống được tính theo công thức tổng kê năng lượng:
C: hệ số của màng chắn và venturi, tùy thuộc vào chế độ chảy Re. ΔP : Độ giảm áp suất qua màng chắn hay venturi, N/m 2 γ : Trọng lượng riêng của lưu chất, N/m 3 β= d 2 d 1 : 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 qua venturi: Q=V 2 A 2 =V 1 A 1
Phép đo lưu lượng này là phép đo gián tiếp thông qua độ giảm áp của cột nước.
12 Có mấy loại van? Vẽ đặc tuyến riêng của vài loại van sử dụng trong hệ thống cấp thoát nước mà em đã học hoặc đã biết?
Van kim là thiết bị quan trọng được sử dụng để đo và điều chỉnh áp suất trong phòng thí nghiệm, cũng như trong các dụng cụ đo lường nhằm kiểm soát áp suất và lưu lượng.
Van cửa: để đóng, mở, lưu thông Ứng dụng trong đời sống, trong các xí nghiệp chế biến thực phẩm.
Van cầu: ứng dụng trong nồi hơi Trong các bể chứa nước lớn công nghiệp.
13 Các công thức tính hệ số ma sát phụ thuộc vào Re
Chế độ chảy dòng Re < 2320 λ= Α
Chế độ chảy quá độ 2320