Bài tập thủy lực đại học thủy lợi năm 2024

Quốn Bài tập thủy lực xuất bản lần đầu vào năm 1973. Nội dung của nó tương ứng với nội d ung cuốn Giáo trình thủy lực xuất bản năm 1968, 1969. Cuốn Bài tập

thủy lực đó được soạn thành hai tập: Tập I do đồng chí N guyễn cảnh cầm và Hoàng

Văn Quý biên soạn, đồng chí Hoàng Văn Quý chủ biên. Tập II do các đồng chí

N guyễn Cảnh cầm, Lưu Công Đào, N guyễn N h ư Khuê và Hoàng Văn Quý biên soạn, dồng chí Nguyễn Cảnh cầm chủ biên.

Cuốn Giáo trinh thủy lực đã đưỢc tái bản [lần th ứ ba] có sửa chữa và hổ sung củng n h ư sắp xếp lại sô'chương cho mỗi tập. Đ ể tương ứng với cuốn giáo trình đó, trong lần tái bản th ứ hai này cuốn B ài tập Thủy lực củng được sửa chữa và hổ sung. L ần tái

hảìì này do đồng chí N guyễn Cảnh cầm chịu trách nhiệm và đưỢc chia làm hai tập

dương ứng với hai tập của cuốn Giáo trinh thủy lực tái bản lần th ứ ba]. Tập I gồm 9 chương từ chương I tới chương IX; tập IIg ồ m 10 chương từ chương X t ă chương XIX.

Trong quá trinh chuăn bị cho việc tái bản, Bộ m ôn Thủy lực Trường Đại học Thủy lợi đã đóng góp nhiều ý kiến quý báu. Chúng tôi xin chân thành cảm ơn các bạn.

Chúng tôi mong nhận được nhiều ý kiến nhận xét của bạn đọc.

N hữ ng người biên soạn 5/

####### [1-3]

Đ ối với chất khí, khi nhiệt độ thay đổi từ T | đến T 2 [°K], áp suất thay đổi từ Pi đến P 2 ; các đại lượng Y và p thay đổi theo phương trình trạng thái tĩnh như sau;

P 2 Ti 72 = Yi • Pi 'T 2

P2= Pl -4]

ở phụ lục 1-1 cho trị s ế trọng lượng riêng của nước và không khí ứng với các nhiẹt độ

khác nhau. Đối với chất lỏng, p I rất bé và thông thường ta coi chất lỏng không co giãn

dưới tác dụng của nhiệt độ.

Tính nhớt của chất lỏng đóng vai trò rất quan trọng vì nó là nguyên nhân sinh ra lổn thất năng lượng khi chất lỏng chuyển động. D o có tính nhớt mà giữa các lớp chất lỏng chuyển động tưoíng đối với nhau có lực m a sát gọi là ma sát trong T [hay lực nội ma sát]; lực này được biểu thị bâng định luật Niutơri [1686]:

T = ^iS — - Œ ] dn

trong đó: s - diện tích tiếp XUC giữa cấc lởp c h ẫ t long;

u = f[n] - vận tốc [n là phưofng thẳng góc với phương chuyển động]; du

####### [1-5]

dn = f[n ] - gradien vận tô'c theo phương n

[hình l- ì] \

|a- hệ số nhớt động lực, có đơn vị N s ln t hay kg/s-, đcfn vị ứng với 0,1 N/m^ gọi là poazơ.

Đại lượng:

gọi là ứng suất tiếp [hay ứng suất ma sát].

Hệ số: v = — [rn'ls] p

[ 1 - 6 ]

####### [1-7]

trong đó p - khối lượng riêng; V được gọi là hệ s ố nhớt động học. Đơn vị cm 'Is dược gọi là stốc.

Do cấu tạo nội bộ của chất lỏng và chất khí khác nhau nên khi nhiệt độ tăng lẽn, hệ số nhớt của chất khí sẽ tãng lên, còn của chất lỏng lại giảm xuống: Hình 1-

Đối với khí:

c1 +

a - 8 ] ‘ ■"t trong đó: - độ nhớt của khí ở 0°C; T- nhiệt độ tuyệt đối [°K];

c - hằng số, lấy như sau: không khí c - 114; khinh khí - 74; khí CO 2 - 260;

hơi nước - 673. Đối với nước:

V = --- 0,01775■ -- 7 , [cm ys]2/ 1 /«[1-9] l + 0,0337t + 0,00022 It^ trong đó: t - nhiệt độ nước [®C]. ở phụ lục 1-2 cho trị số V của nước và không khí ứng với các nhiệt độ khác nhau. Trong thực tế, hộ số nhớt V còn biểu thị bằng độ Engle [E], đổi ra đơn vị cm/s theo hệ thức:

V = 0,0731 °E - , [cm^/sj [1-10] "E C ác lực tác dụng vào chất chảy có thể chia làm 2 loại: ¡ực khối lượng [hay lực thể tích] và lực mặt. Lực m ặt tác dụ n g lên các m ặt bao quanh khối chất ch ảy ta xét [ví dụ: áp lực, phản lực của thành rắn, lực m a sát]. M uốn tính lực m ặt cần biết luật phân bô' của nó trên m ặt cần tính. Lực khối lượng tác dụng lên từng phần tử chất lỏng [ví dụ: trọng lực, lực quán tính]. M uốn tính lực khối lượng phải biết luật phân bố của gia tốc lực khối trong thể tích chất lỏng ta xét. Gọi lực khối là F thì 3 thành phần của nó tính như sau: F x = mX F y = m Y [1-11] F ^= m Z trong đó: m - khối lưọììg;

X, Y, z - hình chiếu của gia tốc lực khối lên 3 trục tọa độ. H ệ thống đơn vỊ: Theo bảng đofn vị đo lường hçfp pháp của nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt N am , các đơn vị lấy như sau:

chiều dài: m ét [m]; thời gian; giây [í];

2. Tính thay đổi thể tíchBài 1-7. Tính m ôđun đàn hồi của nước, nếu khi tăng áp suất lên 5at, thể tích nước banđầu là w = 4nP sẽ giảm đi ìdrri^.

Giải:

####### M

B ài 1-8. Thể lích nước sẽ giảm đi m ột lượng bao nhiêu khi áp suất từ ìa t lên lO lar, nếu thể tích ban đầu w = 5 0 d m \ Cho biết ị3 = 5,1 ' V / N. Giải: A W = p W A p = 5 ,l. 1 0 ' X 0,05 x[101 - 1] X 9,81 = 0,00025/71^ = 0,25^/« B ài 1-9. Khi đem thí nghiệm thủy lực m ột ống có đường kính d = AOOmm và chiều dài / = 2000/n, áp suất nước trong ống tăng lên đến A5at. M ột giờ sau, áp suất giảm xuống chỉ còn 40ứ/. Cho biết p = 5,1 ■ m^lN. Bỏ qua sự biến dạng của ống, tính xem thể tích nước đã rỉ ra ngoài là bao nhiêu? tìá p s ố : W = 62,8dm^ lià i 1-10. ở m ột m áy dùng kiểm tra các áp kế, m ột thanh có ren ngang đường kính d = Acm và bước răng t = 1,2cm được cắm vào bình tích năng hình trụ tròn qua m ột lỗ kín. H ình trụ c h ứ a đ ầ y n ư ớ c , đưcmg kính trong D = 3 0 c m , c h i ể u c a o H = 20cm. Hộ số co thể tích của nước lấy là p ^ = 5 ■ Coi thành

hình trụ là không biến dạng, xác định áp suất của nước sau 5 vòng của thanh.

Đ áp số: A p = 107 at «10 ,5 .1 0 N/m Bài 1- B ài 1-11. M ột bể chứa đầy dầu dưới áp suất 5at. Khi tháo ra ngoài 40lít dầu, áp suất trong bể giảm xuống chỉ còn lat.

Xác định dung tích của bể chứa, nếu hệ số co thể tích của dầu là = 7,55''° m /N. Đ áp số: w = 135m^

3. Tính nhót

B ài 1-12. Xác định hệ số nhớt động của dầu [ y = 8829 N/m^] ở t = 5 0 °c, nếu ụ = 0,00588 N s /m \

K j i ã i :, V = —]i = —fig = -----^0,00588x9,81—

####### ¿ZZ2L

\= 0 , 0 6 4. 1 0 ' 0,064[cm^/s] y 8829

B ài 1-13. T ính ứng suất tiếp tại mặt trong của m ột ống dẫn nhiên liệu, cho biết:

• H ệ sô' nhớt động V = 7,25' ^m^ls
• K hối lượng riêng p = 932 kglm^
• G radien lưu tốc — = 4 •- dn s Giải: Hệ số nhớt động lực của nhiên liệu: = v p = 7,25'^ X 932 = 6 ,1 1. N s ỉ m ú h g suất tiếp tại m ặt trong của ống;

X= ệ i = 6,77' X 4 = 0,27 Nlm^ dn B ài 1-14. X ác định hệ số nhớt động lực của không khí ở 150°c, nếu ờ 0°C: = Q,\2>lcm^ls; y