Giáo trình thủy lực - Ths. Lê Minh Lưu - Chương 6

a nghiên cứu dòng chảy trong ống thỏa mãn những điều kiện sau đây: dòng chảy ổn định, có áp, chảy rối, chảy đều. Dòng chảy trong những ống dẫn nước của thành phố, nhà máy, những ống xiphông, những ống hút ống đẩy của máy bơm v.v...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình thủy lực - Ths. Lê Minh Lưu - Chương 6DÒNG CHẢY ỔN ĐỊNH TRONG ỐNG CÓ ÁP ThS LÊ MINH LƯU CHƯƠNG 6 DÒNG CHẢY ỔN ĐỊNH TRONG ỐNG CÓ ÁP§6.1 – Khái niệm cơ bản về đường ống - Những công thức tính toán cơ bản. Ta nghiên cứu dòng chảy trong ống thỏa mãn những điều kiện sau đây: dòngchảy ổn định, có áp, chảy rối, chảy đều. Dòng chảy trong những ống dẫn nước củathành phố, nhà máy, những ống xiphông, những ống hút ống đẩy của máy bơmv.v... Khi nghiên cứu dòng chảy ổn định trong ống có áp, những phương trình chủyếu nhất mà ta phải dùng tới là: − Phương trình Becnuly − Phương trình liên tục. − Phương trình xác định tổn thất cột nước (chủ yếu là những công thức tínhhệ số ma sát Đacxy λ, hệ số Sedi C, hệ số tổn thất cục bộ ζc. Trong tính toán về đường ống, ta phân làm ống dài và ống ngắn. Sự phân loạinày căn cứ vào sự so sánh giữa tổn thất cột nước dọc đường và tổn thất cột nướccục bộ trong toàn bộ tổn thất cột nước. − Ống dài là đường ống trong đó tổn thất cột nước dọc đường là chủ yếu,tổn thất cột nước cục bộ và cột nước lưu tốc so với tổn thất dọc đường khá nhỏ, cóthể bỏ qua. − Ống ngắn là đường ống trong đó tổn thất cột nước cục bộ của dòng chảyvà cột nước lưu tốc đều có tác dụng quan trọng như tổn thất cột nước dọc đường. Như vậy khái niệm về ống dài và ống ngắn không phải căn cứ vào kích thướchình học mà phân loại, đó là khái niệm thủy lực vì nó căn cứ vào tình hình tổn thấtcột nước. Khi tổn thất cục bộ nhỏ hơn 5% tổn thất dọc đường ta coi là đườngống dài, nếu lớn hơn 5% thì xem là ống ngắn. Thiết kế ống dài, người ta thường kểđến tổn thất cục bộ bằng cách coi nó bằng 5% tổn thất dọc đường, rồi cộng vào tổnthất dọc đường để tìm ra tổn thất toàn bộ. Ta thấy những ống dài như ống dẫnnước trong thành phố, những ống dẫn nước vào nhà máy thủy điện. Còn ống ngắnnhư ống hút đẩy máy bơm, những ống xiphông, ống ngầm qua lòng sông v.v... Đối với việc tính toán những đường ống, ta có thể sử dụng những công thức cơbản sau đây:1. Công thức tính toán đối với ống dài. Đối với ống dài, tổn thất cột nước coi như toàn bộ là tổn thất dọc đường: hw ≈ hd = Jl (6 – 1) _ 97 _DÒNG CHẢY ỔN ĐỊNH TRONG ỐNG CÓ ÁP ThS LÊ MINH LƯUtrong đó: J là độ dốc thủy lực; l là chiều dài đoạn dòng chảy đều trong ống có áp. Theo công thức Sedi: v = C RJ ; Do đó lưu lượng trong dòng chảy đều trongống có áp được tính: Q = ωC RJ (6 – 2) Nếu đặt: K = ωC R (6 – 3) Công thức (6-2) viết lại: Q=K J (6 – 4) Đại lượng K gọi là đặc tính lưu lượng hoặc môđun lưu lượng, biểu thị lưulượng của ống cho trước khi độ dốc thủy lực bằng đơn vị. y 0.5 πd 2 1 ⎛ d ⎞ ⎛ d ⎞ K = ωC R = ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ = f (n, d ) 4 n⎝ 4⎠ ⎝ 4⎠ Người ta lập sẵn những bảng tính K khi biết d và n (xem phụ lục 7) Từ công thức (6 – 4), ta có thể viết: Q2 J= 2 K Thay trị số đó vào công thức (6 – 1), ta có: Q2 hd = l (6 – 5) K2 Công thức (6 – 5) là công thức cơ bản dùng tính tổn thất cột nước trong ốngdài. Những bảng cho sẵn trị số K thường tính qua trị số C ứng với khu sức cảnbình phương. Với khu trước sức cản bình phương, nếu cần phải điều chỉnh, ngườita đưa vào hệ số điều chỉnh θ1 đối với môđun lưu lượng: K = θ1Kbp (6 – 6)trong đó Kbp là môđun lưu lượng ứng với khu bình phương sức cản. Từ (6 – 4), ta suy ra: Q = K J = θ 1 K bp J Do đó từ công thức (6 – 5) ta viết được: Q2 1 Q2 Q2 hd = l = 2 2 l =θ2 2 l (6 – 7) K2 θ 1 K bp K bp 1trong đó: θ2 = (6 – 8) θ 12 Hệ số điều chỉnh θ1 và θ2 được xác định theo công thức gần đúng củaN.Z.Phơrenken đề ra (1951) _ 98 _DÒNG CHẢY ỔN ĐỊNH TRONG ỐNG CÓ ÁP ThS LÊ MINH LƯU 2 ⎛ M⎞ θ 2 = ⎜1 + ⎟ ⎝ v ⎠ ...