Tải bản đầy đủ

Bài Tập truyền khối đại học bách khoa

Nhiệm vụ 5:
Hãy vẽ sơ đồ định nghĩa Bơm, Quạt và Máy nén một cách hợp lý và khoa học nhất.

Bài làm:

Nhiệm vụ 6:
Khảo sát một quạt đang làm việc ở n = 500 rpm. Công suất motor khi đầy tải N =
10 kW.
Xác định công suất của motor khi đầy tải khi
a. Tốc độ n tăng đến 600 rpm.
b. Nhiệt độ không khí tăng từ t1 = 20 oC đến t2 = 30 oC.
c. Nhiệt độ không khí giảm từ t1 = 40 oC đến t2 = 20 oC

Bài làm:
a. Tốc độ n tăng đến 600 rpm.
Ta có công thức liên hệ giữa công suất motor và tốc độ quay của quạt như
sau:
3

N1 �n1 �
� �

N 2 �n2 �

Vậy công suất motor khi đầy tải khi tốc độ quạt n 2 = 600 rpm:
1


� N2 

N1
3



10
3

�n1 � �500 �
� � �600 �
�n2 � � �

 17, 28kW

.

Nhận xét:
Trường hợp nêu trên, số vòng quay của quạt chỉ tăng thêm 20% so với ban
đầu, dẫn đến công suất của quạt tăng thêm khá đáng kể (78% so với N 1 =
10kW), có thể gây quá tải hoặc cháy quạt. Vì vậy người kỹ sư khi tính toán
thiết kế không nên chủ quan đối với vấn đề này.
b. Nhiệt độ không khí tăng từ t1 = 20 oC đến t2 = 30 oC.
Tra bảng 22. Thông số vật lý của không khí khô (H = 760 mmHg)/ sách BT
Nhiệt động và Truyền nhiệt/ trang 411, ta có các giá trị khối lượng riêng của
không khí như sau:
 t = 20 oC  1 = 1,205 kg/m3.
1

 t2 = 30 oC   2 = 1,165 kg/m3.
Ta có: Công thức liên hệ giữa công suất motor và khối lượng riêng không khí
qua quạt như sau:
N1 1

N 2 2

Vậy công suất motor khi đầy tải trong trường hợp t2 = 30 oC:
� N 2  N1

2
1,165
 10.
 9, 668kW .
1
1, 205

Nhận xét:
- Lưu lượng thể tích của quạt luôn không đổi.
- Khi nhiệt độ không khí tăng lên, khối lượng riêng giảm xuống. Dẫn đến
lưu lượng khối lượng giảm xuống. Cho nên số vòng quay và công suất của
quạt sẽ giảm tương ứng.
c. Nhiệt độ không khí giảm từ t1 = 40 oC đến t2 = 20 oC
Tra bảng 22. Thông số vật lý của không khí khô (H = 760 mmHg)/ sách BT
Nhiệt động và Truyền nhiệt/ trang 411, ta có các giá trị khối lượng riêng của
không khí như sau:
 t = 40 oC  1 = 1,128 kg/m3.
1

 t2 = 20 oC   2 = 1,205 kg/m3.
Ta có: Công thức liên hệ giữa công suất motor và khối lượng riêng không khí
qua quạt như sau:
2


N1 1

N 2 2

Vậy công suất motor khi đầy tải trong trường hợp t2 = 30 oC:
� N 2  N1

2
1, 205
 10.
 10, 68kW .
1
1,128

Nhiệm vụ 7:
Khảo sát một cửa sổ lắp bằng kính cơ bản. Diện tích 1m x 2m, ở TP HCM, khung
bằng sắt. Bầu trời trong sang. Nhiệt độ đọng sương của không khí là 24 oC.
Xác định cường độ bức xạ Mặt Trời xuyên qua cửa kính vào lúc 9h sáng, của một
ngày nào đó trong tháng 4, cửa sổ quay về hướng Đông.

Bài làm:
Ta có các dữ kiện đề bài như sau:





TP HCM  Vĩ độ 10o Bắc
Tháng 4
Hướng Đông
9 giờ

Tra bảng 8.12/ sách Giáo trình ĐHKK/ trang 367, ta có:
Cường độ bức xạ Mặt Trời đã xuyên qua 1m2 kính cơ bản: q = 430 W/m2.
Vậy cường độ bức xạ Mặt Trời đã xuyên qua kính cơ bản như đề bài:
4� 1

Rxn  470.2. �
1  0,13. �
.
 1048, 4W  1, 05kW .
10 �0,85


Nhận xét:
-

-

Cường độ bức xạ Mặt Trời đã xuyên qua kính cơ bản với trường hợp này
(Rxn = 1,05kW) là con số rất lớn so với các phụ tải khác (con người, máy
móc, thiết bị,…) trong không gian cần điều hòa không khí.
Nếu nhiệt độ đọng sương của không khí tăng lên, làm cho không khí dễ
đọng sương hơn. Như vậy cường độ bức xạ Mặt Trời đã xuyên qua kính
cơ bản sẽ giảm xuống.
3


Nhiệm vụ 8:
Khảo sát một sân thượng kích thước 5m x 20m, ở TP HCM. Bầu trời trong sáng, t đs
= 25 oC. Xác định cường độ bức xạ Mặt Trời vào lúc 13h trưa, của một ngày nào
đó trong tháng 3.

Bài làm:
Ta có các dữ kiện đề bài như sau:
 TP HCM  Vĩ độ 10o Bắc
 Tháng 3
 Mặt nằm ngang.
 13 giờ
Tra bảng 8.12/ sách Giáo trình ĐHKK/ trang 367, ta có:
Cường độ bức xạ Mặt Trời đã xuyên qua 1m2 vách: q = 741 W/m2.
Vậy cường độ bức xạ Mặt Trời đã xuyên qua vách:
5�

Rxn  741.5.2. �
1  0,13. � 69283W  69,3kW .
10 �


Giả sử sân thượng là kính cơ bản:
Rxn = 0,86R + 0,4.0,06R = 0,884R = 69,3kW.
Bức xạ Mặt Trời chiếu đến tấm kính cơ bản:
R

Rxn
69,3

 78, 4kW .
0,884 0,884

Nhiệm vụ 9:
Khảo sát một không gian cần ĐHKK, có phụ tải SH = 70 kW, phụ tải LH = 30 kW.
Trạng thái không khí trong không gian cần ĐHKK là t3 = 26 oC,  3 = 60%. Cho biết
trạng thái không khí cấp vào không gian cần ĐHKK là  2 = 95%. Xác định:
a. Nhiệt độ không khí cấp vào không gian cần ĐHKK t2.
4


b. Lưu lượng không khí cấp vào không gian cần ĐHKK.

Bài làm:
a. Nhiệt độ không khí cấp vào không gian cần ĐHKK t2.
RSHF 

 Hệ số
 Tra đồ thị t-d:

RSH
RSH
70


 0, 7.
STH RSH  RLH 70  30

 Tra ra được nhiệt độ điểm (2): t2 = 16,5oC và 2 = 95%.
b. Lưu lượng không khí cấp vào không gian cần ĐHKK.¿
Tra ra được enthalpy của điểm (2) và (3):
5

�I 3  58,5kJ / kg.

�I 2  44kJ / kg


Lưu lượng không khí cấp vào không gian cần ĐHKK:
m& I 3  I 2   RSH  RLH  100kW .

� m&

RSH  RLH
100

 6,897(kg/ s).
I3  I 2
58,5  44

Nhiệm vụ 10:
Không gian cần ĐHKK có t3 = 26 oC,  3 = 65%. Cho biết hệ số RSHF = 0,75. Tổng
phụ tải trong không gian đó RTH = 200 kW. Độ ẩm không khí cấp vào không gian
cần ĐHKK là  2 = 95%. Số (1) là không khí đi vào dàn lạnh, đó là kết quả hòa
trộn giữa không khí trong phòng (3) và không khí ngoài tr ời (4).
m4 1
 .
m
3
o

3
Biết t4 = 35 C, 4 = 80%. Tỉ lệ hòa trộn là

Xác định:
a. Nhiệt độ t2, t6.
b. Nêu rõ ý nghĩa của trạng thái (2) và (6).
c. Trong trường hợp đoạn 12 kéo dài không cắt đường  = 100%. Nhận xét.
Giải pháp.
d. Xác định phụ tải nhiệt hiện và nhiệt ẩn.
Xác định lưu lượng không khí cần cấp vào không gian cần ĐHKK.
e. Xác định t1,  1 .
f. Xác định hệ số GSHF, ESHF.

Bài làm:
a. Nhiệt độ t2, t6.
Tra đồ thị t-d:

6


Ta có: t2 = 18,2oC.
t6 = 16 oC, d6 = 0,0112 kg/kgkkk.
d3 = 0,0136 kg/kgkkk.
b. Nêu rõ ý nghĩa của trạng thái (2) và (6).
 (2): trạng thái không khí ẩm đi ra khỏi dàn lạnh trong trường hợp thực
tế.
 (6): trạng thái không khí ẩm đi ra khỏi dàn lạnh trong trường hợp lý
thuyết.
(điểm đọng sương của thiết bị).
c. Trong trường hợp đoạn 12 kéo dài không cắt đường  = 100%. Nhận xét.
Giải pháp.
- Đường thẳng 12 phải cắt được đường  = 100%, thì hệ thống ĐHKK này
mới khả thi.
- Nếu đường thẳng 12 không cắt được đường  = 100%, thì ta phải chủ
động kết hợp nhiều phương tiện khác mới thực hiện được hệ thống
ĐHKK này.
7


d. Xác định phụ tải nhiệt hiện và nhiệt ẩn.
RSH

 0, 75.
�RSHF 
�RSH  150kW .
RSH  RLH



�RSH  RLH  200kW .
�RLH  50kW .
Ta có: �

e. Xác định lưu lượng không khí cần cấp vào không gian cần ĐHKK.

Ta có:

�I 2  50kJ / kg .

�I 3  61kJ / kg.

RTH  m& I 3  I 2 



� m&

RTH
200

 18,18 kgkkk/ s.
I 3  I 2 61  50

f. Xác định t1,  1 .
Tra đồ thị t-d:
Ta được trạng thái điểm (1):

t1 = 28,2oC ;

1 = 72%.

g. Xác định hệ số GSHF, ESHF.

I h
I0  I2
I I
61  50

 0 2 
 0, 468.
I h  I a  I1  I 0    I 0  I 2  I1  I 2 73,5  50

GSHF 

ESHF 

1
1

 0, 65.
13, 6  11, 4 �
�d 3  d 6 �

1  2, 45 �

� 1  2, 45 �
� 26  16 �
t

t
�3 6 �

Nhiệm vụ 11:
Xác định HSCK (hệ số của kính) của loại kính Stopray, màu vàng, dày 6mm. (Tra
bảng 8.10/ tr.362).

Bài làm:
Bức xạ Mặt trời xuyên qua kính cơ bản:
Rxn = 0,25R + 0,4.0,36R = 0,394R.

8


Định nghĩa hệ số của kính loại Stopray, màu vàng, dày 6mm:
HSCK 7 

Rxn 7 0, 394 R

 0, 446.
Rxn 0,884 R

Nhiệm vụ 12:
Khảo sát cửa số có khung bằng sắt, lắp kính số 6, ở TP HCM v ới kích th ước 5m x
2m.
Xác định cường độ bức xạ Mặt Trời xuyên qua kính để đi vào không gian cần ĐHKK,
lúc 9h sáng, của một ngày nào đó trong tháng 3, cửa sổ quay về hướng Đông Bắc.
Trời quang (không mây). Nhiệt độ bầu trời 24oC.

Bài làm:
Ta có các dữ kiện đề bài như sau:
 TP HCM  Vĩ độ 10o Bắc
 Tháng 3
 Hướng Đông Bắc.
 9 giờ sáng.
Tra bảng 8.12/ sách Giáo trình ĐHKK/ trang 367, ta có:
Cường độ bức xạ Mặt Trời đã xuyên qua 1m2 kính cơ bản: q = 252 W/m2.
Cường độ bức xạ Mặt Trời đã xuyên qua kính cơ bản:
4� 1

Rxn cb  252.5.2. �
1  0,13. �
.
 2810,5W  2,81kW .
10 �0,85


Cường độ bức xạ Mặt Trời đã xuyên qua kính Calorex, màu xanh, dày 6mm:
Rxn 6  0, 2 R  0, 4.0, 75R  0,5 R.
HSCK 6 

Rxn 6
0,5R

 0,5656.
Rxn cb 0,884 R

� Rxn 6  HSCK 6 .Rxn cb  0,5656.2,81  1,59kW .

9


Nhiệm vụ 13: (Bài 1 – Thi Giữa kỳ)
Khảo sát một căn phòng gồm 4 vách lần lượt quay về các hướng đông, tây, nam và
bắc. Cho biết:
- Vách hướng đông có cửa sổ diện tích 6m2, được lắp kính số 4 (theo
bảng sách ĐHKK), khung bằng sắt.
- Vách hướng tây có cửa sổ diện tích 4m2, được lắp kính số 3 (theo bảng
sách ĐHKK), khung bằng sắt.
- Vách hướng nam có cửa sổ diện tích 3m2, được lắp kính số 5 (theo bảng
sách ĐHKK), khung bằng sắt.
- Vách hướng bắc có cửa sổ diện tích 6m2, được lắp kính số 6 (theo bảng
sách ĐHKK), khung bằng sắt.
Căn phòng khảo sát nằm ở TP Hồ Chí Minh, xem như nhiệt độ đọng sương của
bầu trời là 24oC, bầu trời không có sương mù.
Xác định cường độ bức xạ mặt trời xâm nhập vào căn phòng qua tất cả các cửa sổ
vào một ngày nào đó của tháng 4 (lúc 10 giờ) và vào một ngày nào đó của tháng 8
(lúc 11 giờ).

Bài làm:
Trường hợp 1: Xác định cường độ bức xạ mặt trời xâm nhập vào căn phòng qua
tất cả các cửa sổ vào 1 ngày nào đó của tháng 4 (lúc 10 gi ờ):
 Tra bảng 8.12, sách ĐHKK, ta có:

 Cường độ bức xạ Mặt Trời đã xuyên qua kính cơ bản theo hướng Đông:
4� 1

Rxn  Dong  328.6. �
1  0,13. �
.
 2194,9W .
10 �0,85


Tra Bảng 8.10, sách ĐHKK, ta có: HSCK 4  0, 73.
Cường độ bức xạ Mặt Trời đã xuyên qua kính Antisun, màu xám, dày 6mm,
theo hướng Đông:
Rxn 4 Dong  HSCK 4 .Rxn  Dong  0, 73.2194,9  1602,3W .

 Cường độ bức xạ Mặt Trời đã xuyên qua kính cơ bản theo hướng Tây:

10


4� 1

Rxn Tay  44.4. �
1  0,13. �
.
 196,3W .
10 �0,85

HSCK3  0,80.

Tra Bảng 8.10, sách ĐHKK, ta có:
Cường độ bức xạ Mặt Trời đã xuyên qua kính Spectrafloat, màu đ ồng
thiếc, dày 6mm, theo hướng Tây:
Rxn 4Tay  HSCK3 .Rxn Tay  0,80.196,3  157, 04W .

 Cường độ bức xạ Mặt Trời đã xuyên qua kính cơ bản theo hướng Nam:
4� 1

Rxn  Nam  44.3. �
1  0,13. �
.
 147, 2W .
10 �0,85


Tra Bảng 8.10, sách ĐHKK, ta có: HSCK5  0,58.
Cường độ bức xạ Mặt Trời đã xuyên qua kính Antisun, màu đồng thiếc,
dày 12mm, theo hướng Nam:
Rxn5 Nam  HSCK5 .Rxn  Nam  0,58.147, 2  85, 4W .
 Cường độ bức xạ Mặt Trời đã xuyên qua kính cơ bản theo hướng Bắc:
4� 1

Rxn  Bac  47.6. �
1  0,13. �
.
 314,5W .
10 �0,85


Tra Bảng 8.10, sách ĐHKK, ta có: HSCK 6  0,57 .
Cường độ bức xạ Mặt Trời đã xuyên qua kính Calorex, màu xanh, dày
6mm, theo hướng Bắc:
Rxn 6 Bac  HSCK 6 .Rxn  Nam  0,57.314,5  179,3W .

Vậy cường độ bức xạ mặt trời trong trường hợp 1 là:
Rxn  Rxn 4 Dong  Rxn 3Tay  Rxn 5 Nam  Rxn 6 Bac

 1602,3  157, 04  85, 4  179,3
 2024,04W .

Trường hợp 2: Xác định cường độ bức xạ mặt trời xâm nhập vào căn phòng qua
tất cả các cửa sổ vào 1 ngày nào đó của tháng 8 (lúc 11 gi ờ):
 Tra bảng 8.12, sách ĐHKK, ta có:


11


 Cường độ bức xạ Mặt Trời đã xuyên qua kính cơ bản theo hướng Đông:
4� 1

Rxn  Dong  145.6. �
1  0,13. �
.
 970,3W .
10 �0,85


Tra Bảng 8.10, sách ĐHKK, ta có: HSCK 4  0, 73.
Cường độ bức xạ Mặt Trời đã xuyên qua kính Antisun, màu xám, dày 6mm, theo
hướng Đông:
Rxn 4 Dong  HSCK 4 .Rxn  Dong  0, 73.970,3  708,32W .

 Cường độ bức xạ Mặt Trời đã xuyên qua kính cơ bản theo hướng Tây:
4� 1

Rxn Tay  44.4. �
1  0,13. �
.
 196,3W .
10 �0,85


Tra Bảng 8.10, sách ĐHKK, ta có: HSCK 3  0,80.
Cường độ bức xạ Mặt Trời đã xuyên qua kính Spectrafloat, màu đ ồng thi ếc, dày
6mm, theo hướng Tây:
Rxn 4Tay  HSCK 3 .Rxn Tay  0,80.196,3  157, 04W .

 Cường độ bức xạ Mặt Trời đã xuyên qua kính cơ bản theo hướng Nam:
4� 1

Rxn  Nam  44.3. �
1  0,13. �
.
 147, 2W .
10 �0,85


Tra Bảng 8.10, sách ĐHKK, ta có: HSCK5  0,58.
Cường độ bức xạ Mặt Trời đã xuyên qua kính Antisun, màu đồng thiếc, dày 12mm,
theo hướng Nam:
Rxn5 Nam  HSCK 5 .Rxn  Nam  0,58.147, 2  85, 4W .

 Cường độ bức xạ Mặt Trời đã xuyên qua kính cơ bản theo hướng Bắc:
4� 1

Rxn  Bac  44.6. �
1  0,13. �
.
 294, 4W .
10 �0,85

12


Tra Bảng 8.10, sách ĐHKK, ta có: HSCK 6  0,57
Cường độ bức xạ Mặt Trời đã xuyên qua kính Calorex, màu xanh, dày 6mm, theo
hướng Bắc:
Rxn 6 Bac  HSCK 6 .Rxn  Nam  0,57.294, 4  167,8W .

Vậy cường độ bức xạ mặt trời trong trường hợp 2 là:
Rxn  Rxn 4 Dong  Rxn 3Tay  Rxn 5 Nam  Rxn 6 Bac
 708,32  157,04  85, 4  167,8
 1118,56W .

Nhiệm vụ 14: (Bài 2 – Thi Giữa kỳ)
Không khí đi ra khỏi dàn lạnh có 2 = 95% và t2 = 14 oC theo quá trình có GSHF = 0,5.
Xác định:
- Độ ẩm 1 của không khí đi vào dàn lạnh, nếu biết t = 28 oC.
1

-

Hệ số RSHF nếu biết nhiệt độ và độ ẩm của không khí cần duy trì trong
không gian cần điều hòa là t = 26 oC và 3 = 60%.
3

-

Nhiệt độ t4 và độ ẩm 4 của không khí ở bên ngoài trời, cho biết không khí
G3 2

G
1 .
4
1 là kết quả hòa trộn giữa không khí 4 và không khí 3 theo tỉ lệ

Yêu cầu: biểu diễn cách thực hiện trên đồ thị t-d và thuyết minh rõ cách đ ọc các s ố
liệu.

Bài làm:

13


2  95%


o
Ta có trạng thái (2): �t2  14 C

Từ đồ thị t-d, ta tra được: I 2  38kJ / kg.
Gọi (0) là trạng thái trung gian giữa (1) và (2):
 I 0  53kJ / kg.
GSHF 

m&.I h
I h

 0,5.
m&.I h  m&.I a I h  I a

Suy ra: I h  I a
� I 0  I 2  I1  I 0
� I1  2 I 0  I 2  2.53  38  68kJ / kg
14


 Mà t1 = 28 oC, dựa vào đồ thị, ta vẽ được điểm (1):
 1  65%.
3  60%


t  26o C
Ta có trạng thái (3): �3
. Từ đồ thị t-d, ta tra được: I3  59kJ / kg.

Ta vẽ được điểm (3) trên đồ thị t-d.
 Gọi (7) là trạng thái trung gian của (2) và (3):
 I 7  50,5kJ / kg.
RSHF 




m  I 7  I 2  I 7  I 2 50,5  38


 0,595.
m  I3  I 2  I3  I 2
59  38
G3 2

G
1 nên điểm (1) nằm gần điểm (3) gấp 2 lần so với đi ểm (4).
4
Do

 Ta vẽ được điểm (4) trên đồ thị.

t4  31,8o C

 4  69%
 Ta có trạng thái của điểm (4): �

Nhiệm vụ 15:
Khảo sát một quạt ly tâm, cho biết kích thước miệng ra của quạt 600mm x
1000mm. Lưu lượng không khí của quạt là 15000 m3/h. Tỉ số FB/FO = 0,5.
a. Xác định chiều dài tối thiểu của đoạn ống dẫn thẳng nối với miệng ra của
quạt.
b. Giả sử đầu ra không có ống dẫn thẳng. Xác định tổn thất áp suất bổ sung.

Bài làm:
a. Xác định chiều dài tối thiểu của đoạn ống dẫn thẳng nối với mi ệng ra
của quạt.
 Tính đường kính tương đương:

Dtd 

15

4ab
4.600.1000

 874mm.




V

Q
15000 / 3600

 6,94m / s.
ab 600.103.1000.103

 Tốc độ của không khí trong ống dẫn:
 Do V = 6,94m/s < 12,7m/s nên chiều dài tối thiểu của đoạn ống dẫn
thẳng nối với miệng ra của quạt:
L  2,5Dtd  2,5.874  2185mm  2,185m.
b. Giả sử đầu ra không có ống dẫn thẳng.


FB
 0,5
F
Tra bảng 9.1/ trang 428, với O
và không có ống dẫn thẳng  Ta tra

theo đường P.
 Tra hình 9.25/ trang 430, với V = 6,94m/s và theo đường P  Tổn thất áp
suất bổ sung là 60Pa.
Vậy tổn thất áp suất cộng thêm p  60 Pa.

Nhiệm vụ 16:
Xác định đường kính tương đương của ống dẫn hình chữ nhật có cạnh 500mm và
900mm. Xác định dtđ bằng 2 phương pháp Công thức và Bảng.

Bài làm:
 Tra bảng: dtd  726mm.
1



1

8
8
� ab  5 �
� 500.900  5 �
dtd  1, 3. �
 1,3. �
 725,55mm.
2�
2 �
a  b �
500  900  �








Tính theo công thức:

Nhận xét: Hai phương pháp tính toán này cho ra kết quả gần bằng nhau, v ới
sai lệch khá nhỏ. Vì vậy, trong tính toán thiết kế, để thuận ti ện và nhanh
chóng, người kỹ sư nên vận dụng phương pháp tra bảng.

Nhiệm vụ 17:
Trong thiết kế ống dẫn không khí, ống chữ nhật tính đường kính tương đương có
ý nghĩa gì?

16


Bài làm:
 Ống dẫn chữ nhật và ống dẫn hình tròn tương đương nhau khi đáp ứng
được 2 điều kiện:
+ Lưu lượng bằng nhau.
+ Khảo sát trên 1 đoạn ống dài giống nhau, thì tổn thất áp suất bằng
nhau.
 Ống dẫn chữ nhật có hiện tượng tạo gió xoáy ở các góc vuông của ống 
tổn thất áp suất của ống chữ nhật lớn hơn ống tròn.
 Như vậy để ống chữ nhật thỏa mãn 2 điều kiện tương đương, ta phải
tăng diện tích tiết diện ống chữ nhật.
Nhiệm vụ 18:
Khảo sát ống dẫn không khí bằng tôn, thẳng, tiết diện tròn, chiều dài 40m,
đường kính 800mm. Tốc độ gió chuyển động trong ống 6m/s.
a. Xác định tổn thất áp suất trong ống đó.
b. Số liệu như đề bài, với đường kính ống d2 = 600mm. Xác định V2 (m/s).
c. Số liệu như đề bài, với V3 = 9m/s. Xác định d3 (mm).

Bài làm:
a. Xác định tổn thất áp suất trong ống đó.
 Tra hình 11.5/ trang 470, với tốc độ 6m/s và đường kính 800mm.
Ta có:
+ Tổn thất áp suất trên 1 đơn vị chiều dài: 0,49 Pa/m.
+ Lưu lượng: Q = 3000 l/s.
 Tổn thất áp suất trong toàn bộ ống đó: p  0, 49.l  0, 49.40  19, 6 Pa.
 Ngoài ra, ta có cách khác để tính lưu lượng:
d2
 .0,82
Q
V
6  3, 016m3 / s  3016l / s.
4
4

Nhận xét:
-

Khi tính toán thiết kế, lưu lượng là đại lượng do yêu cầu thiết kế đặt ra,
không điều chỉnh được. Vì vậy, nhiệm vụ của người kỹ sư là điều chỉnh
đường kính ống và tốc độ gió sao cho tổn thất áp suất trên 1 đơn vị chiều
dài có giá trị từ 0,8 đến 1 Pa/m.

17


b. Số liệu như đề bài, với đường kính ống d2 = 600mm. Xác định V2 (m/s).
Ta có: Tốc độ không khí trong đường ống:
V2 

Q
4.3, 016

 10, 67 m / s.
2
 d2
 .0, 62
4

c. Số liệu như đề bài, với V3 = 9m/s. Xác định d3 (mm).
Ta có: Đường kính tiết diện đường ống:
d3 

4Q
4.3, 016

 0,653m  653mm.
 V3
 .9

Tra hình 11.5, với: Lưu lượng Q = 3000 l/s và V3 = 9m/s, ta có:
+ Đường kính ống dẫn: d3 = 650mm.
+ Tổn thất áp suất: p  1, 22.l  1, 22.40  48,8Pa.

Nhiệm vụ 19:
Khảo sát một ống dẫn thẳng có tiết diện hình chữ nhật 600mm x 1000mm, dài
30m. Gió tốc độ V = 8m/s.
a. Xác định lưu lượng thể tích.
b. Xác định đường kính tương đương.

Bài làm:
a. Xác định lưu lượng thể tích.
Lưu lượng thể tích: Q = abV = 0,6.1.8 = 4,8 m3/s = 4800 l/s.
b. Xác định đường kính tương đương.
1

1

8
8
� ab  5 �
� 600.1000  5 �
dtd  1,3. �

1,3.
 839,96mm.



2
2
a

b
600

1000













p

0,8
l  0,8.30  24 Pa.
Tra bảng, ta có tổn thất áp suất:

Nhiệm vụ 20:
18


Khảo sát đoạn cong ở Hình 11.9/ trang 474.
R
Cho đường kính D = 600mm; D = 1,5. Tốc độ gió V = 10m/s. Với R là bán kính

cong trung bình.

Xác định tổn thất áp suất ở các Hình 11.9 a,b,c/ trang 474.

Bài làm:
 Phương pháp 1: Chiều dài tương đương:
R
 1, 5
a. Hình a: Đoạn cong liên tục (90o)  D
và a = 9.

 ltd = 9D = 9.600 = 5400 mm = 5,4m.
 D2
 .0, 62
 Lưu lượng:

Q V

 10.
 2,827m3 / s  2827l / s.
4
4
p  1, 7.ltd  1, 7.5, 4  9,18 Pa.

Tra hình 11.5: 
Ta muốn giảm tổn thất mà lưu lượng không đổi, nên ta cần tăng
đường kính D2 = 700mm.


V2 

4Q 4.2,827

 7,35m / s.
 d 2  .0, 7 2

 Tổn thất áp suất: p2  0, 75.ltd  0, 75.5, 4  4, 05 Pa.
R
 1, 5
b. Hình b: Đoạn cong ghép từ 3 đoạn nhỏ: (90o)  D
và a = 17.

 ltd = 17D = 17.600 = 10200 mm = 10,2m.
 D2
 .0, 62
 Lưu lượng:

Q V

 10.

 2,827m3 / s  2827l / s.

4
4
p  1,7.ltd  1,7.10, 2  17,34 Pa.

Tra hình 11.5: 
Ta muốn giảm tổn thất mà lưu lượng không đổi, nên ta cần tăng
đường kính D2 = 700mm.


V2 

4Q 4.2,827

 7,35m / s.
 d 2  .0, 7 2

 Tổn thất áp suất: p2  0,75.ltd  0, 75.10, 2  7,65Pa.

19


R
 1,5
c. Hình c: Đoạn cong ghép từ 5 đoạn nhỏ: (90o)  D
và a = 12.

 ltd = 12D = 12.600 = 7200 mm = 7,2m.
 D2
 .0, 62
 Lưu lượng:

Q V

4

 10.

4

 2,827m3 / s  2827l / s.

Tra hình 11.5:  p  1, 7.ltd  1, 7.7, 2  12, 24 Pa.
Ta muốn giảm tổn thất mà lưu lượng không đổi, nên ta cần tăng
đường kính D2 = 700mm.


V2 

4Q 4.2,827

 7,35m / s.
 d 2  .0, 7 2

 Tổn thất áp suất: p2  0, 75.ltd  0,75.7, 2  5, 4 Pa.

 Phương pháp 2: Hệ số trở lực cục bộ:
a. Hình a: Đoạn cong liên tục (90o):
R
 1,5
Tra bảng 11.5a, trang 477 với D
   0,15.

Tra bảng 11.4, sách ĐHKK với V = 10 m/s  Áp suất động: pd  60 Pa.
Tổn thất áp suất: pcb   . pd  0,15.60  9 Pa.
b. Hình b: Đoạn cong ghép từ 3 đoạn nhỏ: (90o)

n3


�R
�  1,5   0,34.
Tra bảng 11.6, trang 477 với �D


Tra bảng 11.4, sách ĐHKK với V = 10 m/s  Áp suất động: pd  60 Pa.
Tổn thất áp suất: pcb   . pd  0,34.60  20, 4 Pa.
c. Hình c: Đoạn cong ghép từ 5 đoạn nhỏ: (90o)

n5


�R
�  1,5   0, 24.
Tra bảng 11.6, trang 477 với �D


20


Tra bảng 11.4, sách ĐHKK với V = 10 m/s  Áp suất động: pd  60 Pa.
Tổn thất áp suất: pcb   . pd  0, 24.60  14, 4 Pa.
Nhiệm vụ 21:
Khảo sát đoạn ống rẽ nhánh như Hình 11.38/ trang 508. Cho biết:

Ab
As = 1;

Ab
Ac = 0,5;

mvb
mvc = 0,5.

Xác định tổn thất áp suất nếu Vc = 8m/s.

Bài làm:
Tra bảng 11.38a, sách ĐHKK, trang 509  Hệ số trở lực cục bộ của nhánh không khí
đi thẳng (không bị đổi hướng):  cs  0, 05 .
Tra bảng 11.38b, sách ĐHKK, trang 509.
 Hệ số trở lực cục bộ của nhánh không khí bị đổi hướng:  cb  0,52
2
2
Áp suất động: pd  0, 602V  0, 602.8  38,528Pa.

Các tổn thất áp suất:

pcs   cs . pd  0, 05.38,528  1,93Pa.


pcb   cb . pd  0,52.38,528  20 Pa.


Nhận xét: Tổn thất áp suất pcb lớn hơn rất nhiều so với tổn thất áp suất pcs .

Nhiệm vụ 22:
Khảo sát đoạn ống rẽ nhánh như Hình 11.38/ trang 508.

21


Ab
As = 0,67;

Ab
Ac = 0,5;

mvb
mvc = 0,5.

Cho biết:
Xác định tổn thất áp suất nếu Vc = 8m/s.

Bài làm:
Tra bảng 11.38a, sách ĐHKK, trang 509  Hệ số trở lực cục bộ  cs  0, 01 . Ta chọn
 cs  0.
Tra bảng 11.38b, sách ĐHKK, trang 509  Hệ số trở lực cục bộ  cb  0,34
2
2
Áp suất động: pd  0, 602V  0, 602.8  38,528Pa.

Các tổn thất áp suất:

pcs   cs . pd  0 Pa.


pcb   cb . pd  0,34.38,528  13,1Pa


Nhận xét:
Hệ số trở lực cục bộ  cs  0, 01  0 có nghĩa là có một phần áp suất được cộng bù
thêm vào đường ống.
Nguyên nhân là do vòng xoáy của không khí tại vị trí rẽ nhánh đã vô tình tạo thêm
áp suất cho đường ống đi thẳng.

22


Nhiệm vụ 23:
Xác định tổn thất áp suất của 1 đường ống nước bằng thép, nằm ngang, có
đường kính 4in, tốc độ nước trong ống là 1m/s, dài 30m.

Bài làm:

Tra hình 12.17, sách ĐHKK, trang 600:

�D  4in  101, 6mm

V  1m / s


� 95Pa / m.

Tổn thất áp suất: p  95.l  95.30  2850 Pa  0, 285mH 2O.

Nhận xét:

pduong nuoc  pduong gio

.

Tổn thất áp suất đường ống dẫn nước lớn hơn nhiều so với tổn thất áp suất của
đường ống dẫn gió. Do khối lượng riêng của nước lớn hơn gấp nhiều lần với khối
lượng riêng của không khí.

Nhiệm vụ 24:
Thực hiện lại Nhiệm vụ 23 trong 4 trường hợp sau:
a. Ống nằm ngang.
b. Ống thẳng đứng, nước chảy từ dưới lên.
c. Ống thẳng đứng, nước chảy từ trên xuống.
d. Ống nghiêng 1 góc 30o so với phương ngang, nước chảy từ dưới lên.

Bài làm:
Công thức tổng quát: p  pd  pt .
Trong đó:
p là tổng tổn thất áp suất của đường ống dẫn nước.
pd là tổn thất áp suất động của đường ống dẫn nước.
23


pt

là tổn thất áp suất tĩnh của đường ống dẫn nước.

a. Ống nằm ngang.
p  pd  pt  0,306  0  0,306mH 2O (tra Bảng)

b. Ống thẳng đứng, nước chảy từ dưới lên.
p  pd  pt  0,306  30  30,306mH 2O.

c. Ống thẳng đứng, nước chảy từ trên xuống.
p  pd  pt  0,306  30  29,694mH 2O.

d. Ống nghiêng 1 góc 30o so với phương ngang, nước chảy từ dưới lên.
p  pd  pt
 0,306  30.sin(30o )
1
2
 15,306mH 2O.
 0,306  30.

Nhận xét:
- Các trường hợp trên có tổn thất áp suất theo thứ tự giảm dần: b < d < a.
- Nếu xét trong phạm vi hẹp thì trường hợp c không tốn năng lượng.

Nhiệm vụ 25:
Thực hiện lại Nhiệm vụ 23 bằng cách sử dụng bảng 12.12.

Bài làm:
�D  4in
� 0, 0102mH 2O / m.

V

1
m
/
s

0,9997
m
/
s

Tra bảng 12.12, trang 593, ta có:

Tổn thất áp suất: p  0, 0102.30  0,306mH 2O.

Nhận xét
24


Kết quả Nhiệm vụ 24 và Nhiệm vụ 25:
p24  0, 285mH 2O  p25  0, 306mH 2O.

Như vậy ta thấy Bảng 12.12 có độ tin cậy cao hơn Hình 12.17.

Nhiệm vụ 26:
Cho sơ đồ như Hình vẽ sau:

Cho biết: đường kính ống D = 4in. Tốc độ nước trong ống V = 1m/s.
Xác định tổn thất áp suất mà bơm phải đáp ứng được.

Bài làm
Chiều dài ống: l = (50+15).2 = 65.2 = 130m.
Trường hợp 1:
25


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×

×