TÓM TẮT CÁC CÔNG THỨC MÔN CƠ LƯU CHẤT

D. Chương 7:

Chương này sẽ áp dụng các phương trình liên tục, năng lượng và động lượng để nghiên cứu dòng chảy đều (lưu chất không nén được), trong đường ống tròn có đường kính không đổi D.

7.1. Đặc trưng chung:

• Năng lượng, động năng, thế năng: Vì D=Const → diện tích ướt A=const + lưu lượng Q=const → V = Q/A = const; → động năng = const. Vì lưu chất thực, có ma sát nên năng lượng E = thế năng + động năng  sẽ giảm dần dọc dòng chảy. Vì động năng = const → sự tổn thất năng lượng = sự giảm thế năng dọc dòng chảy → vì thế người ta có thể dùng áp kế đo chênh một hoặc hai chất lỏng (chương 2) để đo đạc tổn thất năng lượng giữa 2 mặt cắt của dòng chảy.
• Chảy tầng, chảy rối và số Reynolds:

Với:    V (m/s): vận tốc trung bình mặt cắt;

D (m) : đường kính ống;

ν (m2/s): hệ số nhớt động học, với nước ở 20oC → ν = 10-6 m2/s.

Re : số không thứ nguyên. Nếu Re < 2300 → chảy tầng; ngược lại là chảy rối: chảy rối thành trơn, thành nhám và thành hoàn toàn nhám (khu sức cản bình phương).

 7.2 Tổn thất dọc đường trong đường ống:

• Công thức Darcy:

Với    hd (m): Tổn thất dọc đường;

L (m): khoảng cách giữa 2 mặt cắt;

V (m/s): vận tốc trung bình mặt cắt;

λ : hệ số tổn thất (năng lượng) dọc đường;

Với  ε (m): độ nhám tuyệt đối của đường ống;

D (m) : đường kính ống;

Re      : số Reynolds

          – Chảy tầng: λ = 64/Re ;

          – Chảy rối : Để xác định λ, dùng giản đồ Moody,  dựa trên 2 giá trị ε/D và Re.

• Công thức Chezy:

Ở đây: Q (m3/s) : lưu lượng trong ống ;

hd (m): Tổn thất dọc đường;

L (m) : khoảng cách giữa 2 mặt cắt;

K (m3/s) : môđun lưu lượng;

Với: n: Hệ số nhám Manning;

R (m): bán kính thủy lực;

P (m): chu vi ướt;

A (m2): diện tích ướt;

D (m): đường kính ống.

• Liên hệ giữa n và λ:

Khi dòng chảy thuộc khu sức cản bình phương (hay khu chảy rối thành hoàn toàn nhám), công thức Chezy tính theo Manning (C=R1/6/n). Ta có công thức quy đổi λ ra n trong hệ thống đơn vị SI như sau:

7.3 Tổn thất cục bộ:

với: hcb (m): tổn thất cục bộ;

ξ (hoặc k): hệ số tổn thất cục bộ;

V (m/s): vận tốc trước hoặc sau khi xảy ra tổn thất cục bộ (tùy theo chỉ dẫn của nguồn tài liệu cung cấp).

Trên đây là phần kiến thức cơ bản của dòng chảy đều trong ống tròn.

Bài viết tới sẽ tóm tắt các dạng và cách giải bài toán về đường ống.

Thân chào,

DATECHENGVN GROUP.