Tải bản đầy đủ

Exercise 02 Bài tập cơ lưu chất

MỞ ĐẦU

CHƯƠNG 1.

Bài 1.1: Một thùng hình côn như hình vẽ, h = 1m và D = 0,8m có thể chứa 150 kg dầu, tìm khối lượng
riêng và trọng lượng riêng của dầu.
Đáp số: ρ = 895,7kg/m3, γ = 8786,8N/m3
Bài 1.2: Một khối chất lỏøng có cân nặng 2500kgf và có tỉ trọng là δ = 0,8. Khối lượng và thể tích của khối
chất lỏng đó bao nhiêu?
Đáp số: M = 2500Kg, V = 3,125m3
Bài 1.3: Một chất lỏng nén trong trong một xy lanh có thể tích 1000cm3 ở áp suất 1MN/m2 và thể tích
995cm3 ở áp suất 2MN/m2. Xác đònh moduyn đàn hồi của chất lỏng đó.
Đáp số: K = 200MN/ m2
Bài 1.4: Ba mặt phẳng lớn phân chia hai lớp chất lỏng là nước và ethylen glycol như hình vẽ, chiều dày
của nước và ethylen glycol lần lược là h1 = 0,1cm và h2 = 0,2cm. Nếu mặt phẳng trên cùng di chuyển với
vận tốc V = 2m/s, để cho mặt phẳng ở giữa đứng yên thì mặt phẳng dưới phải di chuyển chiều ngược lại
với vận tốc bao nhiêu? (biết độ nhớt động lực học của nước là 10-3Ns/m2 và của ethylen glycol là 2.10-2
Ns/m2)
Đáp số: 0,2 m/s
Bài 1.5: Một luồng khí có hệ số nhớt µ chảy qua một khe hẹp h, biết ứng suất ma sát phân bố theo phương
y

thẳng góc của dòng chảy là τ = 2τ o , trong đó τ o là một hằng số, y phương thẳng góc với dòng chảy và
h
gốc zero lấy tại giữa khe. Xác đònh vận tốc cực đại của luồng khí:
τ h
Đáp số: u max = o
µ 4
Bài 1.6: Nước được đặt giữa hai tấm phẳng song song nhau. Tấm trên có thể di chuyển và được nối liền
với một vật có khối lượng m bởi sợi dây qua một ròng rọc như Hình bên. Giả sử trạng thái của hệ thống
đạt được ổn đònh và sự phân bố vận tốc trong lớp nước được xem như là tuyến tính. Bỏ qua ma sát ở ròng
rọc. Cho:
+ µ = 0,89 x 10-3 N.s/m2, ∆y = 5mm; g = 9,81m/s2.
+ Diện tích tiếp xúc A = 0,5 m2, vận tốc V của tấm phẳng là 0,22 m/s.
Tính khối lượng m?
Đáp số: 2 gr
nước
h1
h2

h
D

ethylen glycol

Hình bài 1.4

Hình bài 1.1

V

A

y

y

∆y

o

h



m
x

Hình bài 1.6

Hình bài 1.5

1


TĨNH HỌC LƯU CHẤT

CHƯƠNG 2.
1. ÁP SUẤT

Bài 2.1: Một bình kín chứa nước như hình vẽ. Nếu áp suất tại A là 100Pa, xác đònh áp suất tại B, C và D.
ĐS: pBck = 2843Pa, pC = 8929Pa, pD = 14815Pa
Bài 2.2: Một bình kín chứa nhiều chất lỏng như hình vẽ. Nếu áp suất khí trời là 98,1Kpa và áp suất tuyệt
đối tại đáy bình là 237Kpa. Xác đònh tỉ trọng của chất lỏng X.
ĐS: δX = 1,52
Bài 2.3: Xác đònh áp suất dư tại A, B, C và D như hình vẽ.
ĐS: pAck = 5886Pa, pB = pC = 5886Pa, pD = 20424,42Pa

0,9m

B

Khí

Khí

A

Khí

O

Khí

Nước

D

1m

Nước

2m

B

1,2m

C

1,5m

Dầu (0,8) A

X
C

Hg (13,6) D

Khí

0,3m
0,6

C

Dầu
(0,78)

B

3m

0,6m

Hình bài 2.1

0,3m

A

1m

Nước

D

0,5m



Hình bài 2.3

Hình bài 2.2

Bài 2.4: Một ống chứa đầy dầu δ = 0,85 nối 2 bình A và B như hình vẽ. Xác đònh áp suất tại 2 điểm C và
D.
ĐS : pCck = 20,846Kpa; pDck = 4,17Kpa
Bài 2.5: Tính độ sâu Z của trạm khảo sát dưới mặt biển, cho biết áp kế tuyệt đối trong trạm có độ cao
84cm Hg; áp kế đo sâu có mực Hg như hình vẽ; áp suất trên mặt nước biển là 76cmHg. Trọng lượng
riêng của nước biển là γnb = 11200N/m3; γHg = 133000N/m3
ĐS: z = 10,05 m z = 10.31 m
Bài 2.6: Xác đònh áp suất tuyệt đối và áp suất dư của không khí trong bình, khi biết chiều cao h1 = 76cm,
h2 = 86cm, h3 = 64cm, h4 = 71cm, tỉ trọng của thủy ngân δHg =13,6; áp suất tuyệt đối của khí trời là 101Kpa.
ĐS: podư =173,95Kpa potđ = 274,95Kpa
C

pa

Không khí

pa
A
A

2m

D

0,5m
B
Dầu(0,85)

Hình bài 2.4

ptd=0

z
40cm
40cm

B

pa

Nước
84cm

A

D

h2
h1
A

Hình bài 2.6

Hình bài 2.5

Bài 2.7: Xác đònh độ chênh áp suất giữa 2
điểm A và B.
ĐS: pA - pB = 8,95KN/m2 8.970 KN/m2

Nước

p0

B
h3 C

h4

Hg

Dầu (0,82)
A
Benzen
(0,88)

20cm C
8cm
Hg (13,6)

40cm

Khí
B
9cm
14cm
Nước

Hình bài 2.7

2


Bài 2.8: Xác đònh chiều cao x, y từ mặt thoáng của chất lỏng trong bình đến mặt chất lỏng trong
hai áp kế tuyệt đối như hình vẽ. Biết áp suất tuyệt đối của không khí trong bình po = 101,35KPa,
áp suất hơi của alcohol là 11,72KPa, của Hg là 16,06.10-5KPa.
ĐS: x =11,56 m

y = 6,7 m.

Bài 2.9: Xác đònh độ dâng cao mực dầu h trong ống bên phải.
ĐS: h=17,5cm
Bài 2.10: Ở nhiệt độ 20oC, áp kế tuyệt đối tại A đọc được giá trò 300KPa. Xác đònh chiều cao cột nước h.
Hỏi giá trò áp suất dư tại B đọc được bao nhiêu? Biết áp suất tuyệt đối của không khí trong bình là
180KPa, áp suất khí trời là 98,1KPa.
ĐS: h =1,377m pB = 103,015KPa
C
C

p0

x

10cm
Dầu (0,82)

y
Alcohol
(0,79)

Khí

h

B

Nước

1,22m

Nước
c

20cm

Hg

25cm
pA

Hg (13,6)
Hình bài 2.9

Hình bài 2.8

h
B

80cm

Hình bài 2.10

pB

2. ÁP LỰC TÁC DỤNG LÊN BỀ MẶT PHẲNG:
Bài 2.11: Van phẳng OA hình chữ nhật cao 1,5m, rộng 2m, quay quanh trục O nằm ngang như hình vẽ.
1) Tính áp lực nước tác dụng lên van.
2) Tính lực F để giữ van đứng yên.
ĐS: 1) Fn = 125,18KN
2) 66,22KN
Bài 2.12: Van phẳng OA hình chữ nhật cao 1,2m, rộng 2m, quay quanh trục O nằm ngang như hình vẽ.
1) Tính áp lực do nước và dầu tác dụng lên van.
2) Tính lực F để giữ van đứng yên.

ĐS: 1) Fn = 80,05KN, Fd = 11,3KN 2) F = 34,85KN

45cm
A

Nước
O

5m

1,2m

1,5m

Dầu (0,82)

F
Hình bài 2.11

A

Hình bài 2.12

A

F

30cm

G

D=10cm
Dầu (0,82)

O

4m

E

F

40cm

Nước
B
100cm

20cm
D

Hình bài 2.13

Bài 2.13: Một thùng hình chữ nhật dài 100cm, rộng 50cm. Xác đònh áp lực thủy tónh tác dụng lên tấm dưới
BD và tấm trên AEFG.
ĐS: F1 = 3,80KN, F2 = 1,19KN
Bài 2.14: Tính áp lực (trò số và điểm đặt) do nước tác dụng lên van phẳng hình chữ nhật cao a =1,2m, dài
2m
ĐS: F = 65,92KN
yD = 5,62m

3


Bài 2.15: Tính áp lực (trò số và điểm đặt) do nước tác dụng lên van phẳng hình tròn, đường kính D =1m.

ĐS: F = 14,88KN

yD = 2,26m

Bài 2.16: Van phẳng ABE hình tam giác đều có thể quay quanh trục nằm ngang qua A như hình vẽ.
1) Tính áp lực do nước tác dụng lên van (trò số và điểm đặt).
2) Tính lực đẩy ngang F để giữ van đứng yên.
ĐS: 1) Fn = 110,76KN, yD = 4,304m 2) F = 46,507KN
1,5m

2,5m

3m
A

Hình bài 2.15

Hình bài 2.14

D=1m

a=1,2m
30o

Hình bài 2.16

2m

o

60

60o
B

Bài 2.17: Một bình chứa nước đến độ cao Z
nối với một ống có chiều cao 1m. Trong
ống khí nén có áp suất p. Xác đònh áp suất
khí trong ống để van AB không quay quanh Z=3m
trục nằm ngang qua A trong 2 trường hợp:
1) Ống hình vuông
2) Ống hình tam giác đều
ĐS:
1) pv = 25,996KN/m2
2) ptg = 26,98KN/m2

F

B
Hình bài 2.17

p
Nước

A
1m

Khí

Bài 2.18: Một cửa van hình chữ nhật ABEF đáy EF nằm ngang có thể quay quanh trục AB. Cửa van được
đóng lại bởi đối trọng gắn trên van. Trọng lượng của đối trọng và van là W đặt tại G. Cửa van dài L =
120cm, cao a = 90cm, chiều cao cột nước h = 0,9m. Xác đònh trọng lượng nhỏ nhất của đối trọng để mở
van không thể tự mở.
ĐS: W = 10,174KN
Bài 2.19: Một van hình chữ nhật có thể quay quanh trục nằm ngang qua A, chiều dài van là b. Bỏ qua
chiều dày van. Biết h1 = 0,5m, h2 = 0,8m, h3 = 2m, b = 1,5m. Xác đònh trọng lượng G của van để nước
không chảy qua.
ĐS: G = 8,94Kgf
Bài 2.20: Một cửa van chắn nước ABM có kích thước như hình vẽ. Cửa van dài 6m, được giữ cân bằng
nhờ thanh chống BD.
1) Tính áp lực nước tác dụng lên van.
2) Tính lực nén trên thanh chống nếu bỏ qua trọng lượng của thanh.
ĐS : F1 = 12Tf; F2 = 120Tf; N = 61,19 Tf
30cm

A
A

A

W

h

G
E

60o

a
Hình bài 2.18

h1

h2

2m

h3

4m

60o
Hình bài 2.19

B

M
3m

Hình bài 2.20

4


ÁP LỰC TÁC DỤNG LÊN BỀ MẶT CONG
Bài 2.21: Một cửa van cung có dạng 1/4 hình trụ bán kính R = 1,5m dài L = 3m quay quanh trục nằm
ngang qua O. Van có khối lượng 6000kg và trọng tâm đặt tại G.
1) Xác đònh trò số và điểm đặt của áp lực nước tác dụng lên van.
2) Xác đònh moment cần để mở van.
M = 35,3 KNm
ĐS: F = 61,63 KN
α = 57,5o
Bài 2.22: Xác đònh trò số và điểm đặt của áp lực nước tác dụng lên van AB dạng ¼ hình trụ bán kính
1,2m, dài 2m.
Fz = 257,63KN,
ĐS:
Fx = 249,57KN,
F = 358,69KN,
α = 460 = arctg(Fz/Fx)
Bài 2.23: Một cửa van hình trụ bán kính R = 0,5m dài 2m chắn ngang bể chứa dầu như hình vẽ. Xác đònh
trò số và điểm đặt của áp lực dầu tác dụng lên van.
ĐS: Fx = 7,85KN, Fz = 6,16KN, F = 9,98KN, α = 38014 = arctg(Fz/Fx)
O

0,6m
0,6m

G

10m

1,5m
Nước

Dầu (0,8)

R

A

Hình bài 2.21

Hình bài 2.23

Hình bài 2.22

B

Bài 2.24: Một phao hình trụ bán kính 2m, dài 2m ở vò trí cân bằng như hình vẽ. Xác đònh trọng lượng của
phao và phản lực tại A.
ĐS: G = 263,3KN
RA = 39,24KN
Bài 2.25: Một cửa van cung có dạng 1/4 hình trụ bán kính R = 1,5m dài L = 2m quay quanh trục nằm
ngang qua O. Xác đònh phương, chiều, trò số và điểm đặt của áp lực nước tác dụng lên van.
ĐS:
Fx = 44,15KN,
Fz = 12,60KN,
F = 45,9KN,
α = 15093 = arctg(Fz/Fx)
Bài 2.26: Một quả bóng có đường kính D = 10m được bơm đầy khí Helium ( γ He = 1,8 N m 3 ). Trọng lượng
riêng của không khí là γ kk = 12 N m 3 . Tính sức căng dây.
ĐS: T = 5338N
Bài 2.27: Một khối hình hộp cạnh a = 0,3m đồng chất có tỉ trọng 0,6 nổi trong nước. xác đònh chiều sâu
ngập trong nước x của hình hộp.
ĐS: x = 0,18m

Nước

r=2m

Hình bài 2.24

O

45o
45o

Nước

Hình bài 2.25

D

Hình bài 2.26

x

Hình bài 2.27

5


CHƯƠNG 3.

ĐỘNG LỰC HỌC LƯU CHẤT.

Bài 3.1: Một tia có diện tích A1 = 0,1m2 phun nước vào một
ống với vận tốc V1 = 6m/s. Dòng chảy thứ hai có diện tích
A2 = 0,9m2, vận tốc nước chảy trong ống V2 = 1m/s. Hai
dòng chảy hòa vào nhau và cùng chảy trong ống có diện
tích A = 1m2.Tìm vận tốc trung bình của nước chảy trong
ống.
ĐS: V = 1,5m/s

V2

A2/2

A1

V1

A2/2

A

Hình bài 3.1

Bài 3.2: Hai bể chứa với hệ thống ống nối với nhau như hình vẽ. Mực nước trong bể 1 hạ 10mm/phút và
mực nước trong bể 2 hạ 15mm/phút. Diện tích ngang của bể chứa 1 là
A1 = 2m2, của bể chứa 2 là
2
A2 = 2,5m . Tính vận tốc trung bình chảy trong ống 3 có đường kính 5cm.
ĐS: V = 0,49m/s
Bài 3.3: Nước chảy trong ống có đường kính D =10cm. Để tạo vòi phun nước, ở cuối ống người ta khoét 1
lỗ có đường kính d = 3cm và phun thẳng đứng ra ngoài với vận tốc V. Vận tốc chảy trong ống có đường
kính D là 4m/s. Xác đònh lưu lượng và vận tốc nước phun ra ngoài không khí.
ĐS: Q = 0,0314m3/s, V = 44,44m/s
Bài 3.4: Nước chảy từ 1 ống hình vuông có cạnh a = 30cm. Cuối ống người ta dùng một van hình trụ có
đường kính D = 18cm, dài 30cm để chặn lại. Nước phun ra ngoài khí trời với vận tốcV = 8m/s. Xác đònh
lưu lượng và vận tốc nước chảy trong ống vuông.

ĐS: Q = 0,14m3/s, V = 2,24m/s

V

h1

2

d

h2
D

1

h
1
Đường kính
50mm

Hình bài 4.3

V

d3
Hình bài 3.2

a
V3

D

Dầu (0,84)
Hình bài 3.5

H
3

Hình bài 3.4

Bài 3.5: Dầu (0,84) chảy từ bể qua siphông ra ngoài không khí. Nếu vận tốc chảy trong ống là V
và mất năng từ điểm 1 đến điểm 2 là 2V 2 2g và từ điểm 2 đến điểm 3 là 3V 2 2g . Biết lưu lượng
chảy ra là 13 lít/s, độ cao h = 2m.
1) Tính độ chênh cột nước H.
2) Tính áp suất tại điểm 2.
ĐS:
1) H = 13,41m/s;

2) p2ck = 71,71KN/m2

Bài 3.6: Theo đề bài 4.5 nếu cột nước H = 7m thì lưu lượng chảy ra và áp suất tại 2 là bao nhiêu?
ĐS: h = 9,1m
Bài 3.7: Theo đề bài 4.5 nếu cột nước H = 5m, lưu lượng chảy ra là 13 lít/s. Xác đònh độ cao h lớn nhất để
nước có thể chảy ra.
ĐS: h = 9,1m
Bài 3.8: Nước chảy từ bể qua xiphông ra ngoài không khí. Bỏ qua tổn thất. Cho biết ống có đường kính D
= 3cm, miệng ra thu hẹp có đường kính 1cm.
1. Tính vận tốc phun ra ngoài và vận tốc chảy trong ống.
6


2. Xác đònh áp suất tại các điểm A, B, C, E.
pCck = 20,34KPa
ĐS: pEdư = 58,13Kpa
pBck = 0,73 KPa
pAdư = 97,37Kpa
Bài 3.9: Một ống Venturi có đoạn thu hẹp, đường kính D2 = 100mm được nối vào một ống dẫn dầu (0,9),
đường kính D1 = 250mm. Hệ số điều chỉnh C của ống Venturi C = 0,95. Độ chênh mực thủy ngân trong
ống đo áp h = 0,63m.
1. Xác đònh độ chênh cột áp tónh tại 2 đầu ống đo áp.
2. Xác đònh lưu lượng dầu chảy trong ống.
ĐS: Q = 99,78lít/s
C
2m

B
10m

E
A

Q

D1

D2

V0

H

y

6m
Dầu(0,9)

h

L

Hg(13,6)

D

Hình bài 3.10

Hình bài 3.9
Hình bài 3.8

Bài 3.10: Một đập tràn đỉnh rộng chiều rộng B = 10m, chiều dài đỉnh đập L đủ dài để trên đỉnh đập có 1
mặt cắt, tại đó các đường dòng song song và nằm ngang, chiều cao cột nước tại đó là y = 2m. Vận tốc
trung bình của dòng chảy phía thượng lưu là V0 = 1m/s và cột nước H = 3m. Tính lưu lượng qua đập tràn.
Bỏ qua ma sát.
ĐS: Q = 90,82m3/s
Bài 3.11: Độ chênh mực thuỷ ngân trong ống chữ U nối 2 đầu với cuối ống hút và đầu ống đẩy là h.
Đường kính ống hút D1 = 8cm. Đường kính ống đẩy D2 = 6cm. Biết lưu lượng
Q = 17lít/s, công suất
hữu ích của bơm 1261W.
1. Xác đònh độ chênh áp suất trước và sau máy bơm. Bỏ qua mất năng.
2. Xác đònh độ chênh mực thuỷ ngân h trong ống chữ U.
ĐS: h = 50cm
Bài 3.12: Bơm ly tâm hút nước từ giếng lên. Lưu lượng bơm Q = 25lít/s. Đường kính ống hút d = 150mm.
Tổn thất trong đường ống hút h f hút = 4V 2 2g (V là vận tốc trong ống hút). Xác đònh độ cao đặt bơm cho
phép nếu áp suất chân không trong đường ống hút không vượt quá 7m nước.
ĐS: zB = 6,49 m.
Bài 3.13: Nước chảy trong đoạn ống nằm ngang qua miệng thu hẹp rồi ra ngoài không khí. Nếu tại 1 ta đo
được áp suất là 500Kpa. Đường kính ống là 100mm, miệng ra thu hẹp đường kính 50mm. Xác đònh vận
tốc phun ra. Bỏ qua mất năng.
ĐS: V2 = 32,66m/s
6cm
8 cm

B

B
Nước
h

Thủy ngân

zB

pa

Hình bài 3.12

1

Hình bài 3.13

Hình bài 3.11

Bài 3.14: Theo đề bài 4.3. Nếu áp suất tại vò trí 1 đo được là 100Kpa thì vận tốc phun ra là bao nhiêu?
Suy ra độ cao tối đa mà nước có thể phun lên.
ĐS: V = 14,61m/s, H = 10,87m
7


Bài 3.15: Nước chảy từ bể chứa qua turbine như hình vẽ. Đường kính ống
dẫn d = 3m. Hiệu suất của cả hệ thống là 80%. Cho H = 60m, vận tốc
nước chảy trong ống V = 4,24m/s.
1) Tính lưu lượng nước chảy qua turbin.
2) Tính công suất điện được phát ra.
2) N =14,1 MW.
ĐS: 1) Q = 29,97m3/s;

d=3m

H
T

Hình bài 3.15

Bài 3.16: Một cống hình chữ nhật rộng B = 10m (bằng chiều rộng của kênh)
đáy nằm ngang. Lưu lượng chảy qua cống là 37m3/s. Chiều cao nước ở thượng
lưu là h1 = 4,15 m. Độ mở cửa van a = 0,74m.
1) Tính độ sâu hC tại mặt cắt co hẹp và tổn thất năng lượng do co hẹp. Biết hệ
số co hẹp đứng CC = 0,62.
2) Tính lực nằm ngang của nước tác dụng lên van. Bỏ qua ma sát với đáy
kênh.
2) Fx = 569KN
ĐS:
1) hc = 0,46m, ∆E = 0,42m;

h1
a

hC

Hình bài 3.16

Bài 3.17: Một vòi cứu hỏa D2 = 3cm được vặn vào đầu 1 ống dẫn nước đường kính D1 = 8cm. Khi ta mở
vòi lưu lượng nước bắn ra là 40 lít/s.
1) Tính vận tốc nước trong ống và vận tốc nước phun ra khỏi vòi. Suy ra
D1
D2
độ cao tối đa mà nước có thể lên tới.
2) Tính hợp lực tác dụng lên vòi. Bỏ qua trọng lượng nước trong vòi.
Hình bài 3.17
3) Miệng vòi đặt cao hơn bể hút 3m. Xác đònh công suất cần thiết cho
2
máy bơm. Biết tổng tổn thất trong đường ống là 5V 2g và hiệu suất
của máy bơm là 76%. (V là vận tốc trong ống)
ĐS: 1) Vống = 7,96m/s, Vvòi = 56,61m/s, Hmax =163,38m;

2) F = 5,94 KN ; 3) N = 507,68KW

Bài 3.18: Nước chảy trong đoạn ống gẩy khúc như hình vẽ có đường kính D1 = 8cm, cuối ống diện tích bò
co hẹp có đường kính D2 = 5cm. Nước phun ngang ra ngoài không khí với vận tốc V2. Lưu lượng nước
chảy trong ống là Q = 12 lít s
D2=5cm
1) Xác đònh vận tốc V1 và V2.
2) Xác đònh áp suất p1. Bỏ qua mất năng.
3) Tính lực đẩy ngang tác dụng lên đoạn ống 1-2.
ĐS:
1) V1 = 2,39m/s, V2 = 6,12m/s ;
2) p1 = 133,56KN/m2; 3) Fx = 626,302N

p1

12m
1 D1=8cm

Bài 3.19. Một đoạn ống uốn cong 90o trong mặt phẳng đứng như
hình vẽ. Đường kính ống D1 = 27cm, tại miệng ra thu hẹp đường kính D2 =
13cm. Lưu lượng chảy trong ống Q = 0,25m3/s.
1) Tính vận tốc chảy trong ống và vận tốc tại miệng ra.
2) Nếu áp suất tại A là 194Kpa.Tính mất năng trong đoạn ống AB
3) Tính lực đẩy ngang do nước tác dụng lên đoạn ống.
ĐS: 1) V1 = 4,37m/s, V2 = 18,85m/s;
3) hf = 18,99m; 3) Fx = 4711,13N
Bài 3.20. Nước chảy trong ống uốn cong đặt trong mặt phẳng thẳng
đứng như hình vẽ. Cuối ống nước phun thẳng đứng ra ngoài với vận
tốc V2 = 5 m s . Bỏ qua mất năng.
1) Xác đònh lưu lượng và vận tốc V1.
2) Xác đònh áp suất tại mặt cắt 1 và suy ra độ chênh mực thủy
ngân h trong ống đo áp.
3) Tính lực đẩy ngang tác dụng lên đoạn ống 1-2
ĐS:
1) Q = 1,57l/s, V1 = 0,41m/s ;
2) p1 = 41,85KN/m2, h = 0,38m ;
3) Fx = 161,6N

V2

Hình bài 3.18

D2
B

80cm
A

D1

Hình bài 3.19

V2
D2=2cm

2

3m

D1=7cm

V1
1

0,5m
h

Hình bài 3.20

Hg(13,6)

8


ĐƯỜNG ỐNG

CHƯƠNG 4

Bài 4.1: Nước chảy trong ống có đường kính D = 3cm nghiêng theo phương đứng như hình vẽ. Tại A và B
ta đặt 2 áp kế, giá trò đọc được là pA và pB = 300Kpa. Biết lưu lượng chảy trong ống là Q = 16lít/s, môđun
lưu lượng K=8 lít/s:
1) Tính mất năng trong đoạn ống
2) Tính giá trò áp suất tại A
ĐS:
1) hd = 100m;
2) pA = 1133,85KN/m3
Bài 4.2: Nước chảy trong ống có đường kính D = 3cm nghiêng theo phương đứng như hình vẽ. Tại A và B
ta đặt 2 áp kế, giá trò đọc được là pA = 180Kpa và pB = 500Kpa
1) Viết phương trình năng lượng để xác đònh chiều chảy từ A đến B hay từ B đến A?
Suy ra mất
năng trong đoạn ống
2) Xác đònh lưu lượng chảy trong ống nếu biết môđun lưu lượng K = 8lít/s
2) Q = 6,72l/s
ĐS: 1) Dòng chảy từ B sang A, hd = 17,62m;
PA

200m
H1

15m

H2

PB
20m
Hình bài 4.1 và 4.2

1

H3

2
3
Hình bài 4.3 và 4.4

Bài 4.3: Nước chảy trong ống có đường kính D = 7cm nằm ngang như hình 8.3. Tại các mặt cắt 1, 2 và 3 ta
đặt 3 ống đo áp, giá trò đọc được là H1, H2 và H3 = 1m. Biết lưu lượng
Q = 5 lít/s, hệ số mất năng dọc
đường λ = 0,02, hệ số mất năng cục bộ k = 0,4 (tính với vận tốc trong ống).
1) Tính vận tốc chảy trong ống
2) Tính mất năng trong các đoạn ống từ 1 đến 2 và từ 2 đến 3
3) Tính áp suất tại 2 và 1. Suy ra cột nước trong các ống đo áp H1 và H2 .
ĐS: 1) V = 1,3m/s; 2) h12 = 4,92m, h23 = 0,035m; 3) p1 = 58,77KN/m2, H1 = 5,96m;
p2 =
10,49KN/m2, H2 = 1,035m
Bài 4.4: Nước chảy trong ống có đường kính D = 7cm nằm ngang như hình 8.4. Tại các mặt cắt 1, 2 và 3 ta
đặt 3 ống đo áp, giá trò đọc được là H1 = 5m, H2 = 3m và H3 = 1m
4) Xác đònh cột áp tónh z1 +

p
p1
p
, z 2 + 2 , z 3 + 3 tại các mặt cắt 1, 2 và 3.
γ
γ
γ

5) Tính mất năng trong các đoạn ống từ 1 đến 2 và từ 2 đến 3
6) Suy ra môđun lưu lượng K trong ống, nếu biết lưu lượng Q=5 lít/s.
ĐS: 4) 5,035 ; 3,035 ; 1,035 ; 5) h12, h23 = 2m ; 6) K = 50l/s
Bài 4.5: Nước được bơm từ sông vào ruộng qua bơm như hình vẽ. Đường ống hút dài 2m, ống đẩy 18m,
đường kính ống hút và ống đẩy D = 8cm. Cột nước H = 2m.
1) Xác đònh lưu lượng và thể tích nước bơm lên ruộng trong 1giờ.
2) Tính mất năng trong đường ống. Biết hệ số mất năng dọc đường λ = 0,02, hệ số mất năng cục bộ
tại miệng vào k = 0,5
3) Suy ra công suất máy bơm và năng lượng điện tiêu tốn trong 1giờ bơm.
4) Vẽ đường năng và đường đo áp.
ĐS: 1) Q = 0,04m3/s, W = 144,76m3/h ; 2) h = 17,94m ; 3) N = 7,57KW, Nd = 27256,93KJ/h
Bài 4.6: Nước chảy trong ống có đường kính D1 = 7cm nằm ngang qua đoạn thu hẹp nối với ống có đường
kính D2 = 5cm và phun ra ngoài không khí với vận tốc V3 = 5m/s. Tại các mặt cắt 1 và 2 trước và sau đoạn
co hẹp ta đặt ống đo áp đo chênh như hình 3.
1) Xác đònh lưu lượng và vận tốc trung bình tại mặt cắt 1.
9


2) Tính mất năng cục bộ trong đoạn ống từ 1 đến 2 và mất năng dọc đường trong đoạn ống từ 2 đến 3.
Biết hệ số ma sát λ = 0,02 và hệ số mất năng cục bộ k = 0,3 (tính với vận tốc ống nhỏ). Chiều dài đoạn 23 là 4m
3) Suy ra áp suất tại 1, 2 và độ chênh cột dầu H
ĐS: 1) Q = 9,82l/s, V1 = 2,55m/s; 2) hc12 = 0,38m, hd23 = 2,04m; 3) p1 = 32,99KN/m2,
p2 = 20KN/m2,
H = 6,62m
A
1

H

Dầu (0,8)
H

1
B
2m

Hình bài 4.5

B

2

V3
V=8m/

18m
2

Nước

1

2

3

Hình bài 4.6

Bài 4.7: Một vòi cứu hỏa bơm nước từ bể phun ra ngoài với vận tốc
30m/s. Đường kính tại miệng ra của vòi phun là d = 5cm. Đường
kính ống hút và ống đẩy là 10cm. Biết hệ số mất năng dọc đường
λ = 0,03 , hệ số mất năng cục bộ tại miệng vào là 0,5 và tại chỗ co
hẹp là 0,7 (tính theo vận tốc trong ống đẩy). Chiều dài ống hút là
10m và ống đẩy là 5m
1) Xác đònh lưu lượng và vận tốc nước chảy trong ống hút.
2) Tính mất năng dọc đường và mất năng cục bộ trong
đường ống hút và ống đẩy.
3) Tính công suất của máy bơm.
ĐS:
1) Q = 0,059m3/s, V = 7,5m/s ;
2) hc = 3,44m, hd = 12,9m ;
3) N = 44KW

1

d
1

H=14m
D
Bơm

Hình bài 4.7
D
0

0
Bể

Bài 4.8: Nước chảy từ bể trên xuống bể dưới với lưu lượng 20lít/s.
Đường kính D1 = 10cm , D2 = 12cm . Biết hệ số mất năng dọc đường
λ = 0,03 , hệ số mất năng cục bộ tại miệng vào là 0,5 và tại chỗ uốn là
0,7 (tính theo vận tốc trong ống nhỏ) và tại miệng ra là 1. Chiều dài
ống 1 là 10m và ống 2 là 5m
1) Xác đònh vận tốc nước chảy trong 2 ống.
2) Tính mất năng dọc đường và mất năng cục bộ trong 2 đường ống.
3) Tính độ chênh mực nước H giữa 2 bể.
ĐS: 1) V1 = 2,55m/s, V2 = 1,77m/s;
2) hc = 0,56m, hd = 1,19m;
3) H = 1,75m

V

D1

H
D2

Hình bài 4.8

Bài 4.9: Nước chảy từ bồn chứa 1 vào bồn chứa 2 thông qua hai đoạn đường ống nối tiếp có chiều dài,
đường kính và mun lưu lượng lần lượt là L1, d1, K1 (đoạn ống 1), và L2, d2, K2 (đoạn ống 2). Chiều cao
mực nước trong bồn chứa 1 và 2 so với mặt chuẩn lần lượt là Z1 và Z2 Cho L1 = 400 m, d1= 0,3m ; K1 =
1257lít/s; Z1 = 16m
L2 = 200 m, d2= 0,2m ; K2 = 213lít/s
Hệ số tổn thất cục bộ tại miệng vào k = 0,5, tại miệng ra k = 1, tại chỗ co hẹp k = 0,4 (tính với vận tốc
ống nhỏ). Lưu lượng chảy trong các ống là 30lít/s
1) Xác đònh vận tốc chảy trong các ống.
2) Tính mất năng dọc đường và mất năng cục bộ trong các ống. Suy ra tổng mất năng.
3) Xác đònh chiều cao mực nước Z2 của bồn chứa 2.
ĐS: 1) V1 = 0,43m/s, V2 = 0,96m/s ; 2) hd = 0,07m, hc = 4,20m, h = 4,27m ; 3) Z2 = 11,74m
10


Bài 4.10: Nước chảy từ bồn chứa 1 vào bồn chứa 2 thông qua hai đoạn đường ống nối tiếp có chiều dài,
đường kính và hệ số nhám lần lượt là L1, d1, n1 (đoạn ống 1), và L2, d2, n2 (đoạn ống 2). Chiều cao mực
nước trong bồn chứa 1 và 2 so với mặt chuẩn lần lượt là Z1 và Z2.
Cho
L1 = 400 m, d1= 0,3m; n1 = 0,01; Z1 = 12 m;
L2 = 200 m, d2= 0,2m; n2 = 0,02; Z2 = 8 m.
Bỏ qua tổn thất cục bộ, tính lưu lượng chảy trong các ống?
ĐS: Q = 29,3 l/s

1

L1 , d1 , K1

L2 , d2 , K2

2

Z1
Z2
Hình bài 4.9 và 4.10

Bài 4.11: Nước chảy trong mạng đường ống nối song song
như hình vẽ.
Biết: L1 = 600m; D1= 300mm; λ1 = 0,02; Q1=122lít/s
L2 = 460m ; D2= 470mm; λ2= 0,018
1) Tính mất năng trong nhánh 1.
2) Tính lưu lượng trong nhánh 2. Suy ra lưu lượng Q
trong ống chính
ĐS: 1) hd1 = 6,08m ; 2) Q2 = 0,451m3/s, Q = 0,573m3/s

Q1, L1, D1, λ1
Q

A

Hình bài 4.12

B

Q2, L2, D2, λ2

Bài 4.12: Nước chảy trong mạng đường ống nối song song nằm ngang như hình bài 8.11.
Biết: L1 = 600m; D1= 300mm; λ1 = 0,02
L2 = 460m; D2= 470mm; λ2= 0,018
Độ chênh áp suất giữa A và B là 500KPa. Xác đònh lưu lượng trong từng đoạn ống.
ĐS: Q1 = 0,353m3/s, Q2 = 1,307m3/s
Bài 4.13: Nước chảy trong mạng đường ống nối song song nằm ngang như hình bài 8.11.
Biết: L1 = 600m; D1= 300mm; Q1=120lít/s
L2 = 460m; D2= 470mm
Độ chênh áp suất giữa A và B là 500KPa. Lưu lượng Q trong ống chính là 200lít/s
1) Tính mất năng trong ống nhánh 1.
2) Suy ra mun lưu lượng K1 và K2 trong ống nhánh 1 và nhánh 2.
ĐS:
1) hd1 = 50,97m; 2) K1 = 0,412m3/s, K2 = 0,240m3/s
Bài 4.14: Một đường ống rẽ 2 nhánh như hình vẽ. Cả 2 ống rẽ nhánh đều có cùng loại và cùng đường
kính. Chiều dài ống nhánh một là L1 = 2000m và ống nhánh hai là L2 = 1500m. Biết lưu lượng trên ống
nhánh thứ hai là Q2 = 20lít/s. Bỏ qua tổn thất cục bộ và xem dòng chảy trong ống là chảy rối thành hoàn
toàn nhám, xác đònh lưu lượng trên ống chính Q.
Đáp số: 37,32lít/s
Bài 4.15: Một máy bơm nước từ bồn 1 đến bồn 2 như hình vẽ. Đường ống nối hai bồn có đường kính D =
10 cm, dài L = 25 m và có hệ số tổn thất dọc đường λ = 0,03. Chiều cao mực nước giữa hai bồn là H = 20
m. Nếu lưu lượng cần bơm là Q = 10 lít/s, xác đònh công suất cần thiết của máy bơm (bỏ qua tổn thất cục
bộ).
Đáp số: 2,02 KW
Bài 4.16: Một đường ống rẽ 2 nhánh như hình vẽ. Chiều dài ống 1 là L1 = 2000m, đường kính D1 = 10 cm
và có độ nhám tương đối là ε/D1 = 0,006. Biết tổn thất dọc đường trên ống 2 là hd = 1 m. Bỏ qua tổn thất
11


cục bộ và xem dòng chảy trong ống là chảy rối thành hoàn toàn nhám, nếu hệ số tổn thất λ xác đònh bằng
biểu đồ Moody, xác đònh vận tốc trên ống 1.
Đáp số: 0,18 m/s

Q1, L1
Q
H

Q2, L2

2

Hình bài 4.15
1
L1
ống 1

Bơm
Hình bài 4.16

ống 2
Hình bài 4.17

12



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×