แผนการสอน - kbtc.ac.th · ใบความรู้ หน่วยที่ 1...
Post on 08-Oct-2020
5 Views
Preview:
TRANSCRIPT
แผนการสอน หลกสตรประกาศนยบตรวชาชพชนสง พทธศกราช 2546
ประเภทวชา ชางอตสาหกรรม สาขาวชา เครองกล สาขางาน ยานยนต
รหสวชา 3100 - 0103 วชา กลศาสตรของไหล
จดท าโดย
นายเปยมศลป ทองทพย
วฒ วศ.ม. เทคโนโลยพลงงาน วทยาลยเทคนคกระบ
ส านกงานคณะกรรมการการอาชวศกษา กระทรวงศกษาธการ
บนทกการตรวจสอบ ความเหนหวหนาแผนก ตรวจสอบแลว เหมาะสมกบการสอน ………………………
……………………… (นายณรงค เผอกแสง) ……./..……../………. ความเหนหวหนาคณะวชา ตรวจสอบแลวใชท าการสอนได ……………………… ……………………… (-) ……./..……../………. ความเหนหวหนาหลกสตรและการสอน ตรวจสอบแลวควรเหนชอบใชท าการสอนได ……………………… ……………………… (นางเสาวลกษณ ผกามาศ) ……./..……../………. ความเหนผชวยผอ านวยการฝายวชาการ ตรวจสอบแลวใชท าการสอนได ……………………… ……………………… (นายสทนต นกแกว) ……./..……../………. ความเหนผอ านวยการวทยาลยเทคนคกระบ ตรวจสอบแลวใชท าการสอนได ……………………… ……………………… (นายศวกรณ เองฉวน) ………./..……../……….
บนทกการน าไปใช
ภาคเรยน/ ปการศกษา
ชอ-สกล ผสอน ผตรวจสอบ(ฝายวชาการ)
2/2554 นายเปยมศลป ทองทพย
แผนการสอนรายวชา ชอรายวชา กลศาสตรของไหล รหสวชา 3100 - 0103 ระดบชน ปวส. 1 สาขาวชา /กลมวชา / แผนกวชา เครองกล หนวยกต 3 จ านวนคาบรวม 54 คาบ ภาคเรยนท 2 ปการศกษา 2554
จดประสงครายวชา เพอใหมความรความเขาใจคณสมบตของของไหล การสมดลของของไหล การประยกตสมการโมเมนตม และพลงงาน สมการการไหลและการวดอตราการไหล
มาตรฐานรายวชา 1. จ าแนกคณสมบตของของไหล 2. วธการค านวณหาคาตางๆ จากคณสมบตของของไหล
ค าอธบายรายวชา ศกษาคณสมบตของของไหล ความหนด การสมดลของของไหลทอยนง การหาแรงกระท า
กบวตถทจม แรงพยง และแรงลอยตว สมการโมเมนตมและพลงงาน สมการ การไหลตอเนอง สมการการไหลสม าเสมอ การไหลในทอ การไหลในทอโคง การวดอตราการไหล
หนวยการสอนทฤษฎ รหส 3100 - 0103 วชา กลศาสตรของไหล จ านวน 3 คาบ/สปดาห ทฤษฎรวม 54 คาบ
หนวยท ชอหนวยการสอน จ านวนคาบ 1 2 3 4 5
คณสมบตของของไหล ของไหลสถต ของไหลเคลอนท แรงและโมเมนตมในการไหล การไหลในทอ
วดผล
รวม
9 12 12 9 9 3
54
โครงการสอน รหส 3100 - 0103 วชา กลศาสตรของไหล
ทฤษฎรวม 54 คาบ สปดาหท เรอง/งาน จ านวนคาบ
1-3
คณสมบตของของไหล 1.1 บทน า 1.2 ระบบของหนวย 1.3 นยาม 1.4 สมการของสถานะ 1.5 ความสมารถอดตว 1.6 ความหนด 1.7 ความตงผว 1.8 ความดนไอ
9
4-7
ของไหลสถต 2.1 บทน า 2.2 ความดนมคาเทากนทกทศทาง 2.3 การเปลยนแปลงความดนตามระดบความลก 2.4 ความดนสมบรณและความดนเกจ 2.5 การวดความดนของของไหล 2.6 แรงบนพนผวเรยบ 2.7 จดศนยกลางความดน 2.8 แรงบนพนผวโคง
12
8-11
ของไหลเคลอนท 3.1 บทน า 3.2 ประเภทของการไหล 3.3 อตราไหลและความเรวเฉลย 3.4 สมการความตอเนอง 3.5 พลงงานในการไหล 3.6 สมการพลงงาน 3.7 ก าลงในการไหล
12
12-14
แรงและโมเมนตมในการไหล 4.1 บทน า 4.2 ตวประกอบแกไขโมเมนตม 4.3 แรงบนทอความดน
9
15-17
การไหลในทอ 5.1 บทน า 5.2 การไหลลามนารและเทอรบวเลนท 5.3 การสญเสยรอง
9
18 สอบปลายภาคเรยนท 2/2554 3
รวม 54
อ.เปยมศลป ทองทพย
แผนการสอนทฤษฎ หนวยท 1
วชา กลศาสตรของไหล สอนครงท 1-3
ชอหนวย คณสมบตของของไหล คาบรวม 9 คาบ
ชอเรอง การจ าแนกกลศาสตรของของไหล จ านวนคาบ 3
สาระส าคญ กลศาสตรของไหลมกเกยวของกบกระแส ซงศกษาเกยวกบกลศาสตรของของเหลวและแกส การจ าแนกของไหลสามารถก าหนดชนดของของไหลได
สมรรถนะทพงประสงค (ความร ทกษะ คณธรรมจรยธรรม จรรยาบรรณวชาชพ) 1. บอกการแบงสาขาของกลศาสตรของไหลได 2. สามารถค านวณหาคาตางๆในของไหลได
อ.เปยมศลป ทองทพย
ใบความร หนวยท 1
วชา กลศาสตรของไหล สอนครงท 1-3
ชอหนวย คณสมบตของของไหล คาบรวม 9 คาบ
ชอเรอง การจ าแนกกลศาสตรของของไหล ส าหรบ ผสอน
รายการสอน วธการสอน 1. 1 บทน า 1.2 ระบบของหนวย 1.3 สมการของสถานะ 1.4 ความสามารถอดตว 1.5 ความหนด 1.6 ความตงผว 1.7 ความดนไอ 1.8 ตวอยางประกอบ 1.9 แบบฝกหด
1. แจก Sheet เรองคณสมบตของของไหล 2. อธบายพรอมยกตวอยางประกอบบนกระดาน 3. เปดโอกาสใหนกศกษาสอบถามจดทไมเขาใจ 4. ท าแบบฝกหดประกอบ
อ.เปยมศลป ทองทพย
ใบความร แผนท 1
วชา กลศาสตรของไหล สอนครงท 1-3
ชอหนวย คณสมบตของของไหล คาบรวม 9 คาบ
ชอเรอง การจ าแนกกลศาสตรของของไหล ส าหรบ ผสอน 1.1 บทน า กลศาสตรของไหล (Fluid mechanics) เปนสาขาหนงของวศวกรรมศาสตรซงศกษาเกยวกบกลศาสตรของของเหลวและแกส โดยใชแนวค วามคดจากความสอดรสอดเหนของมนษยตอปรากฎการณของของไหล เชน ปญหาเกยวกบน าใช การชลประทาน เปนตน 1.2 ระบบหนวย
ตารางท 1.1 ชอหนวยพนฐานทใชในกลศาสตรของไหล
มต ระบบ SI สญลกษณ ความยาว (L) เมตร (meter) m มวล (M) กโลกรม (kilogram) kg เวลา (T) วนาท (second) s แรง (F) นวตน (Newton) N
อณหภมสมบรณ เคลวน (kelvin) K อณหภมปกต เซลเซยส(Celsius) ๐C
ซงตามกฎขอทสองของนวตนขน 1 N = 1 kg x 1 m/s2
อ.เปยมศลป ทองทพย
ใบความร แผนท 2
วชา กลศาสตรของไหล สอนครงท 1-3
ชอหนวย คณสมบตของของไหล คาบรวม 9 คาบ
ชอเรอง การจ าแนกกลศาสตรของของไหล ส าหรบ ผสอน ตารางท 1.2 ชอหนวย มตและสญลกษณทใชในกลศาสตรของไหล
หนวย มต ระบบ SI ระบบองกฤษ
พนท (A) L2 m2 ft2 ปรมาตร(vol) L3 m3 ft3
ความเรว (v) LT-1 m/s ft/s ความเรง (a) LT-2 m/s2 ft/s2
ความดน (P) ML-1 T-1 Pa = N/m2 1 bf/ft2
ความเรวเชงมม() T-1 s-1 s-1
พลงงาน , งาน(W) ML2 T-2 J = N.m ft.lbf ก าลง (WP) ML2 T-3 W = J/s (ft.lbf) /s
ความหนาแนน(ρ) ML-3 kg/m3 Slug/ft ความหนด(μ) ML-1 T-1 kg/(m.s) Slug/(ft.s)
ความรอนจ าเพาะ L2 T-2 θ1 m2/(s2.k) ft2 (s2.R)
น าหนกจ าเพาะ () ML-3 N/m3
อตราการไหล(θ) L3 T-1 m3/s * ฉะนน 1 lb = 1 slug x 1 ft/s2
อ.เปยมศลป ทองทพย
ใบความร แผนท 3
วชา กลศาสตรของไหล สอนครงท 1-3
ชอหนวย คณสมบตของของไหล คาบรวม 9 คาบ
ชอเรอง การจ าแนกกลศาสตรของของไหล ส าหรบ ผสอน ตารางท 1.3 การใชอปสรรค (Prefix) เตมหนาหนวย เพอใชแทนจ านวนเลขทมคาสงมากและต ามาก
แฟกเตอร (ตวคณ) อปสรรค สญลกษณ 109 Giga G 106 Mega M 103 Kilo k 10-2 Centi c 10-3 milli m 10-6 micro 10-9 nano n
หนวยตางๆทกลาวมาแลวขางตนมความสมพนธกนดงตอไปน 1 lb = 4.448 N 1 ft = 0.3048 m 1 J = 1 N. m 1 Kcal = 4187 J = 3.969 Btu Power = Watt = 1 N. m/s 1 W = 1 J/s g = 9.806 m/s2 หรอ 9.81 m /s2 water = 62.43 1b/ft3 = 9806 N/m3 (4 ๐C) water = 1.94 slug/ft3 = 1,000 kg/m3 (4 ๐C)
อ.เปยมศลป ทองทพย
ใบความร แผนท 4
วชา กลศาสตรของไหล สอนครงท 1-3
ชอหนวย คณสมบตของของไหล คาบรวม 9 คาบ
ชอเรอง การจ าแนกกลศาสตรของของไหล ส าหรบ ผสอน 1.3 นยามของของไหล ของไหล ( Fluid) หมายถง สสารทสามารถเปลยนแปลงรปรางไดอยางตอเนอง ถามความเคนเฉอน (shear stress) มากระท า 1.3.1 ประเภทของของไหล
แบงออกได 3 ชนด 1. ของของไหลทยบตวได (compressible fluid) หมายถง ของไหลทปรมาตรหรอความ
หนาแนนเปลยนแปลงตามความดน เชน ออกซเจน ,ฮเลยม 2. ของไหลทไมยบตว (incompressible fluid) หมายถง ของไหลทปรมาตรหรอความ
หนาแนนเปลยนแปลงนอยมาก หรอ ไมเปลยนแปลงตามความดน เชน น า , น ามน 3. ของไหลจนตนาการ (ideal fluid) หมายถง ของไหลทไมมคาความเสยดทาน หรอ
ความหนด ส าหรบ ideal gas จะมคณสมบตเปนไปตามกฎของกาซ ดวยสตรดงน P = ρRT
และ 2
22
1
11
T
VP
T
VP = คาคงท
เมอ P = ความดนสมบรณ (absolute Pressure) V1, V2 = ปรมาตรของกาซ (volume) m3 = ความหนาแนนของกาซ (density) kg /m3 R = คาคงทของกาซ (gas Constant) = 287 J/kg . K T = อณหภมสมบรณของกาซ (absolute temperature ) K
อ.เปยมศลป ทองทพย
ใบความร แผนท 5
วชา กลศาสตรของไหล สอนครงท 1-3
ชอหนวย คณสมบตของของไหล คาบรวม 9 คาบ
ชอเรอง การจ าแนกกลศาสตรของของไหล ส าหรบ ผสอน 1.3.2 ความหนาแนน (density) ใชสญลกษณ (rho) ความหนาแนนของของไหล = มวล/ปรมาตร ρ = m/vol kg /m3 เมอ ρ = ความหนาแนนของของไหล (kg /m3) m = มวลของของไหล (kg ) V = ปรมาตรของของไหล (m3) 1.3.3 ปรมาตรจ าเพาะ (specific volume) ใชสญลกษณ VS
คอปรมาตรของของไหลตอหนงหนวยมวล , มกใชกบแกส ปรมาตรจ าเพาะ = ปรมาตร = V VS = 1/ m3/kg 1.3.4 น าหนกจ าเพาะ (Specific Weight) ใชสญลกษณ ( gamma) คอแรงทเกดจากแรงดงดดของโลกทกระท ากบของไหลหนงหนวย N/m3 ซงสามารถเขยนความสมพนธไดดงน = /g หรอ = ρg น าหนกจ าเพาะ = น าหนก/ปรมาตร = W/V = W/V = mg/V = ρg
อ.เปยมศลป ทองทพย
ใบความร แผนท 6
วชา กลศาสตรของไหล สอนครงท 1-3
ชอหนวย คณสมบตของของไหล คาบรวม 9 คาบ
ชอเรอง การจ าแนกกลศาสตรของของไหล ส าหรบ ผสอน 1.3.5 ความถวงจ าเพาะ (specific gravity) ใชสญลกษณ s หรอ s.g คอ อตราสวนของความหนาแนนของของเหลวตอความหนาแนนของน าบรสทธทอณหภมมาตรฐาน (1,000 kg/m3) ความถวงจ าเพาะ s.g or s = ความหนาแนนของของเหลว/ความหนาแนนของน าบรสทธ = สาร/ น า = น าหนกจ าเพาะของของเหลว/น าหนกจ าเพาะของน าบรสทธ = สาร/ น า Ex 1. จงค าณวนหาน าหนก (W) ความหนาแนน (ρ) น าหนกจ าเพาะ () และความถวงจ าเพาะ (s), (s.g.) ของกลเซอรน (glycerin) ซงมมวล 1,200 kg ปรมาตร 0.952 m3 น าหนกจ าเพาะ ( gly) = 12.36 Solution F = mg W = ma W = 1,200 ( 9.81 ) kg x m/s2 = 11,77 N หรอ 11.77 kN Ans. ρ = m/V = 1,200 kg/0.952 m3 = 1,260.50 kg /m3 Ans. = W/V = 11.77/0.952 kN/m3 = 12.36 kN/m3 Ans. s = สาร/ น า = 12.36/9.806 kN/m3/ kN/m3
= 1.26 Ans.
อ.เปยมศลป ทองทพย
ใบความร แผนท 7
วชา กลศาสตรของไหล สอนครงท 1-3
ชอหนวย คณสมบตของของไหล คาบรวม 9 คาบ
ชอเรอง การจ าแนกกลศาสตรของของไหล ส าหรบ ผสอน 1.4 สมการของสถานะ (eguation of state) ซงใชไดกบแกสสมบรณ (Perfect gas) โดยเขยนสมการไดดงน Pv = mRT หรอ P = ρRT เมอ ρ = ความหนาแนนของแกส R = คาคงทของแกส = 287 J/ kg.K 1.5 ความสามารถอดตวได ของเหลวทวไปเมอไดรบความดนปรมาตรของของเหลวจะเปลยนแปลงไป ความสมพนธระหวางความดนกบปรมาตรทเปลยนแปลงไปคอคา bulk modulus , K
bulk modulus = ปรมาตเดม/งเปลยนแปลปรมาตรท
งเปลยนแปลความดนท
K = V/dV
dp =
dVdp
V
เมอ V = ปรมาตรของเหลว P = ความดนของเหลว Ex2. น ามคา bulk modulus 2.068 GPa. จงค าณวนหาความดนทท าใหน ามปรมาตรเปลยนแปลงไป 0.5 % Soln โจทยก าหนด dv/v 0.5 = 0.005
จาก K = V/dV
dp
2.068 = 05.0
dp
dp = -0.01034 Gpa dp = -10.34 Mpa Ans.
ฉะนนเครองหมายลบแสดงวาความดนลดลง 10.34 Mpa ท าใหปรมาตรเพมขน 0.5 %
อ.เปยมศลป ทองทพย
ใบความร แผนท 8
วชา กลศาสตรของไหล สอนครงท 1-3
ชอหนวย คณสมบตของของไหล คาบรวม 9 คาบ
ชอเรอง การจ าแนกกลศาสตรของของไหล ส าหรบ ผสอน 1.6 ความหนด (viscosity) ใชสญลกษณ (mu) เมอมแผนโลหะ 2 แผน วางอยระหวางของไหลซงมความหนา Y แรงทกระท าตอแผนบนจะมความสมพนธกบความเรว พนทแผนโลหะและความหนาของของไหลดงน
รปท 1.1 แสดงของไหลอยระหวางเพลท จากการทดลองออกแรงดงเพลทแผนบนใหเคลอนทพบวา
F AV/Y, AV/Y จากรปพบวา V/Y แทนคาได dydv
F A dydv
or F/A dydv
ก าหนดใหความดนเฉอน (shear stress) = F/A และให (mu) เปนคาคงทของสดสวน จะไดวา
= F/A = dydv
เมอ = สมประสทธความฝด
หนวยของ = m/s/m
m/N 2
= N.s/m2 Pa.s 1N/m2 = Pa
แผนราบทเคลอนท
แผนราบทอยกบท
V
F
Y dy
y
v
dv
อ.เปยมศลป ทองทพย
ใบความร แผนท 9
วชา กลศาสตรของไหล สอนครงท 1-3
ชอหนวย คณสมบตของของไหล คาบรวม 9 คาบ
ชอเรอง การจ าแนกกลศาสตรของของไหล ส าหรบ ผสอน Ex3. จงหาความเคนเฉอนของ tetrachioride ทอณหภม 20 ๐C ซงมความหนด = 0.000967 N.s/m2 และ Strain rate 5000 s-1
Soln = = dydv
= 0.000967 ( 5000) = 4.84 N/m2 = 4.84 Pa Ans. Ex4. แทงวตถหนก 225 N ขนาดหนาตด 205 x 205 mm. เลอนลงมาตามพนเอยงซงท ามม 20๐ กบแนวระดบบนฟลมน ามนซงมความหนด 2.155 mPa.s หนา 0.025 mm จงหาความเรวของแทงวตถทเลอนลงมาตามพนเอยง โดยถอวา Velocity Profile เปนเสนตรง
Soln จากสมาการ = dydv
V
0.025 mm.
225 N 20 ๐
X
Y
20 ๐
อ.เปยมศลป ทองทพย
ใบความร แผนท 10
วชา กลศาสตรของไหล สอนครงท 1-3
ชอหนวย คณสมบตของของไหล คาบรวม 9 คาบ
ชอเรอง การจ าแนกกลศาสตรของของไหล ส าหรบ ผสอน
= 2.155 (10-3 ) 310025.0
V
= 86.20 V N/m2 แรงเฉอน F = A = 86.20 V (0.205)2 = 3.623 V N แต F = 225 Sin 20๐
ดงนน 3.623 V = 225 sin 20๐
V = 21.241 m/s ฉะนนความเรวเทาวตถ = 21.241 m/s Ans. 1.6.1 ความหนดจลน (kinematic Viscosity) ใชสญลกษณ ( nu) คอการน าเอาคาความหนดของของไหลออกดวยความหนาแนนของของไหล
=
=
g
เมอ = ความหนดจลน = ความหนดสมบรณ = ความหนาแนน g = ความเรงเนองจากแรงโนมถวงของโลก = น าหนกจ าเพาะ หนวยของความหนดจลน คอ Stroke ( cm2/s)
อ.เปยมศลป ทองทพย
ใบความร แผนท 11
วชา กลศาสตรของไหล สอนครงท 1-3
ชอหนวย คณสมบตของของไหล คาบรวม 9 คาบ
ชอเรอง การจ าแนกกลศาสตรของของไหล ส าหรบ ผสอน 1.7 ความตงผว หรอแรงตงผว (Surface tension) เกดขนจากแรงกระท ากนระหวางโมเลกลภายใตแรงดงดดเทากนในทกทศทาง ความตงผวท าใหหยดของของไหลมลกษณะเปนทรงกลม เชน หยดน า เมดฝน เปนตนและยงท าใหเกด Capillary action คอการทของเหลวในหลอดมระดบสงขนกวาของเหลวดานนอก รปท 1.2 แสดงการโคงตาของปรอท รปท 1.3 แสดงการโคงตวของน า พจารณาจากรปท 1.4 ให เปนมมทของเหลวสมผสกบหลอดแกวซงเปนของแขงแรงดงขนเนองจากแรงตงผวคอ
d ( cos ) น าหนกของของเหลวทสงขนคอ 4
d2 h
รปท 1.4 การเกด Capillary
h
P
2 r
cos 2 r
W = h r2
อ.เปยมศลป ทองทพย
ใบความร แผนท 12
วชา กลศาสตรของไหล สอนครงท 1-3
ชอหนวย คณสมบตของของไหล คาบรวม 9 คาบ
ชอเรอง การจ าแนกกลศาสตรของของไหล ส าหรบ ผสอน
d (Cos ) = 4
d2 h หรอ 2r Cos = h r2
h = d
Cos4
, h = r
Cos2
g
เมอ h เปน capillary rise หรอ capillary depression (Sigma) เปนแรงตงผวมหนวยเปนแรงตอหนวยความยาว เปนน าหนกจ าเพาะของของเหลว
d เปนเสนผานศนยกลางของหลอด
ตารางท 1.4 แรงตงผวของน า อณหภม ( ๐C) แรงตงผว (mN/m) อณหภม( ๐C) แรงตงผว (mN/m)
0 75.6 40 69.6 10 74.2 60 66.2 20 72.8 80 62.6 30 71.2 100 58.9
Ex5. จงค านวณหา Capillary height ของน าและปรอท (อณหภม 60 ๐C ) ทมความตงผว 0.0662 N/m และ 0.47 N/m ตามล าดบ ถาของเหลวท งสองนถกบรรจในหลอดแกวซงอกหลายหนงถกเปดสมผสกบอากาศ ถาหลอดแกวมเสนผานศนยกลาง 0.25 mm และ = 130๐ ส าหรบปรอท และ 0๐ ส าหรบน า และ = 132,300 N/m ส าหรบปรอท และ = 9,650 N/m ส าหรบน า
Soln h = r
Cos2
g
= d
Cos4
ส าหรบปรอท h =
000,1
25.0300,132
130Cos47.02 0
= -0.0183 m. = -18.3 mm.
ส าหรบน า h =
000,1
25.0650,9
0Cos0662.02 0
= 0.0549 m. = 54.9 mm. Ans.
อ.เปยมศลป ทองทพย
ใบความร แผนท 13
วชา กลศาสตรของไหล สอนครงท 1-3
ชอหนวย คณสมบตของของไหล คาบรวม 9 คาบ
ชอเรอง การจ าแนกกลศาสตรของของไหล ส าหรบ ผสอน 1.8 ความดนไอ (vapour Pressure) หมายถง ความดนทสามารถท าใหของเหลวกลายเปนไอได ณ อณหภมหนง ๆ
ตารางท 1.5 คาความดนไออมของของเหลวทอณหภม 20 ๐C ของเหลว ความดนไอ Pa,abs. ของเหลว ความดนไอ Pa,abs.
น า 2,340 น ามนแกสโซลน 55,000 น ามนกาด 3,200 ปรอท 0.17
อ.เปยมศลป ทองทพย
ทดสอบหลงบทเรยน แผนท 14
วชา กลศาสตรของไหล สอนครงท 1-3
ชอหนวย คณสมบตของของไหล คาบรวม 9 คาบ
ชอเรอง การจ าแนกกลศาสตรของของไหล ส าหรบ ผสอน 1. ถาของเหลวชนดหนงมความหนาแนน 837 kg/m3 จงหาน าหนกจ าเพาะและความถวงจ าเพาะของเหลว ( = 8,210.97 N/m3 , s = 0.837) 2. A gas with relative molecular mass of 44 is at a Pressure of 0.9 Mpa and a temperature of 20 ๐C Determine its density ? ( 10.27 kg /m3) 3. A liguid compressed in a cylinder has a volume of 1 L (1,000 Cm3 ) at 1 MN/m2 and a volume of 995 Cm3 at 2 MN/m2. what is its bulk modulus of elasticity ? (200 Mpa) 4. แทงวตถหนก 450 N พนทหนาตด 0.20 m2 เลอนลงมาตามพนเอยงซงท ามม 30๐ กบแนวระดบดวยความเรวคงท 2 m/s ฟลมน ามนระหวางแทงวตถกบพนเอยงหนา 0.25 mm. จงหาความหนดของน ามน ก าหนด แรงทเกดจากความเสยดทานมคาเทากบแรงยอยของน าหนกตามพนเอยง = 225 N
* ความเคนเฉอนในฟลมน ามน = 1,125 N/m2
* ใชสมาการ = (dv/dy) ( = 140.6 m Pa.s)
5. จงหาความสงน า 26.7 ๐C ใน Capillary tube ขนาดเสนผานศนยกลาง 3 mm. ก าหนด = 0.0718 N/m (h = 9.75 mm.)
อ.เปยมศลป ทองทพย
เฉลยทดสอบหลงบทเรยน แผนท 15
วชา กลศาสตรของไหล สอนครงท 1-3
ชอหนวย คณสมบตของของไหล คาบรวม 9 คาบ
ชอเรอง การจ าแนกกลศาสตรของของไหล ส าหรบ ผสอน
1. S = สาร/ น า = 310
837 = x g
= 837 kg/m3 x 9.81 m/s2 = 8210.97 N/m2 2. P = RT
= RT
P =
KkgK
J
MPa
27320287
109.0 6
3. K = V/dV
dp
P2 - P1 = 1 MN/m2 V2 - V1 = -5 MN/m2
K = 3
3
2
000,1
5
1
cm
cm
m
MN
4. = dy
dv 1,125 N/m2 = dy
dv
= A
F = 2
0
2.0
30450
m
NSine
= 1,125 N/m2
5. h = d
Cos4
= m
m
N
Sine
003.09810
04
2
0
อ.เปยมศลป ทองทพย
แบบฝกหด แผนท 16
วชา กลศาสตรของไหล สอนครงท 1-3
ชอหนวย คณสมบตของของไหล คาบรวม 9 คาบ
ชอเรอง การจ าแนกกลศาสตรของของไหล ส าหรบ ผสอน 1. น ามน 2.8 m3 มน าหนก 23.40 kN, จงค านวนหาความหนาแนน, น าหนกจ าเพาะ, และความถวงจ าเพาะของน ามน ( = 851.90 kg/m3; = 8,357.14 N/m3 ; s = 0.852) 2. ถาของเหลวชนดหนงมความหนาแนน 837 kg/m3, จงหาน าหนกจ าเพาะและความถวงจ าเพาะของเหลว ( = 8,210.97 N/m3 ; s = 0.837) 3. จงค านวณหาความหนาแนน และปรมาตรจ าเพาะของมเทน ท 20oC ความดนสมบรณ 820 kPa. ก าหนดให R = 518.5 J/kg K. ( = 5.398 kg/m3 ; Vs = 0.185 m3/kg) 4. ทอนหภม 20 o C ความดนสมบรณ 101.3 kPa แกสมปรมาตรจ าเพาะ Vs = 0.7524 m3/kg จงค านวณหาคาคงทของแกส R และความหนาแนน. (R = 260.13 J/kg K ; = 1.329 kg/m3) 5. จากการทดสอบเพอหาคา bulk modulus ของน าพบวา : ทความดน 3.5 MPa น ามปรมาตร
1.000 m3, และทความดน 24.0 MPa น ามปรมาตรเพยง 0.990 m3. จงหาคา bulk modulus ของน า (K = 2.05 GPa) 6. น าอณหภม 27 o C ปรมาตร 1.00 m3 มคา K = 2.24 Gpa, ถาความดนเพมขน 2 Mpa, ปรมาตรของน ามนเปลยนแปลงไปเทาใด (dv = - 8.928 (10-4) m3) 7. ของเหลวปรมาตร 5.0 (10-5) m3 มปรมาตรเพมขนเปน 5.5 (10-5) m3 เมอความดนเปลยนแปลง ถาของเหลวมคา bulk modulus 0.82 Gpa, จงหาคาความดนทเปลยนแปลง (dp = - 82 MPa) 8. ของเหลวปรมาตร 0.42 m3, bulk modulus 0.82 Gpa. ถาความดนเพมขนอก 10 Mpa. จงค านวณหาวาปรมาตรของเหลวจะเปลยนไปเทาใด (dv = - 0.0051 m3)
อ.เปยมศลป ทองทพย
แบบฝกหด แผนท 17
วชา กลศาสตรของไหล สอนครงท 1-3
ชอหนวย คณสมบตของของไหล คาบรวม 9 คาบ
ชอเรอง การจ าแนกกลศาสตรของของไหล ส าหรบ ผสอน 9. แทงวตถหนก 450 N พนทหนาตว 0.20 m2 เลอนลงมาตามพนเอยงซงท ามม 30o กบแนวระดบดวยความเรวคงท 2 m/s ฟลมน ามนระหวางแทนวตถกบพนเอยงหนา 0.25 mm. จงหาคาความหนดของน ามน แนะ : แรงทเกดจากความเสยดทานมคาเทากบแรงยอยของน าหนกตามแนวพนเอยง = 225 N : ความเคนเฉอนในฟลมน ามน = 1,125 N/m2 : ใชสมการ = (dv/dy) ได = 140.6 mPa.s 10. พนผวขนาดใหญอยหางกน 25 mm , ในชองวางบรรจไวดวยของเหลวซงมคาความหนด
0.958 Pa.s สมมตวา velocity gradient เปนเสนตรง , จงค านวณหาแรงทใชดง very thin plate พนทผว 0.37 m2 ดวยความเรวคงท 0.3 m/s ผานชองวางน , ถา plats อยหางจากพนผวขนาดใหญดานหนง 8.4 mm. F = 19.065 N. 11. ทรงกระบอกตนรศม 0.150 m หมนรวมแกนเดยวกนกบทรงกระบอกกลวงอนหนงซงยดอยท ซงมรศมภายใน 0.155 m. ทรงกระบอกทงสองนยาว 0.3 m. จงค านวณหาคาความหนดของน ามมนซงบรรจอยระหวางทรงกระบอกทงสอง ถาตองใชทอรค 0.9 N.m. ในการหมนทรงกระบอกตนใหมความเรวเชงมมคงท 2 rad/s , = 108.9 mPa.s.
0.25 mm.
450 N 30 ๐
V = 2 m/s
อ.เปยมศลป ทองทพย
แบบฝกหด แผนท 18
วชา กลศาสตรของไหล สอนครงท 1-3
ชอหนวย คณสมบตของของไหล คาบรวม 9 คาบ
ชอเรอง การจ าแนกกลศาสตรของของไหล ส าหรบ ผสอน 12. เพลาขนาดเสนผานศนยกลาง 50mm หมนอยในแบรงดวยความเรวรอบ 500 rpm. ระหวางเพลากบแบรงเทากบ 0.5 mm. น ามนทใชหลอลนมความหนด 10 mPa.s. ถาแบรงยาว 80 mm. , จงหาทอรคทใชเอาชนะความเสยดทานในแบรง สมมตให velocity profile เปนเสนตรง
แนะ : หาความเรวเชงเสนของเพลาได v = 1.309 m/s : ใชสมการ = (v/y) ได = 26.180 N/m2
: ใชสมการ = T/Ar ได = 8.31 N.mm 13. จงหาคาโดยประมาณของ capillary rise ของน าทสมผสกบอากาศ (surface tension 0.073
N/m) ในหลอดแกวสะอาดขนาดเสนผานศนยกลาง 5 mm. แนะ : หลอดแกวสะอาด 0 = 0o
: ใชสมการ h = 4cos / (d) ได h = 5.95 mm.
14. จงหาความสงน า 26.7 oC ใน capillary tube ขนาดเสนผานศนยกลาง 3 mm. ก าหนด = 0.0718 N/m. (h = 9.75 mm.) 15. จงหาคาความดนภายในหยดน าฝนขนาดเสนผานศนยกลาง 1.5 mm. น าม = 0.0725 N/m.
(193.333 Pa)
อ.เปยมศลป ทองทพย
เฉลยแบบฝกหด แผนท 19
วชา กลศาสตรของไหล สอนครงท 1-3
ชอหนวย คณสมบตของของไหล คาบรวม 9 คาบ
ชอเรอง การจ าแนกกลศาสตรของของไหล ส าหรบ ผสอน 1. = m/v = g s = สาร/น า 2. = g s = สาร/น า 3. P = RT = P/RT VS = -1
4. VS =
1 P = RT R = P/ T
5. dP = P2-P1 dV = V2-V1 k = dV
dPV
6. k = dV
dPV dV =
k
dPV
7. k = dV
dPV dP =
V
dVk
8. k =
dV
dPV dV =
k
dPV
9. = Y
V = A
F
10. F = A1Y
V + A2Y
V F = A(1Y
V +2Y
V ) F = A2Y
V (1Y
1 +2Y
1 )
F = AY
V
อ.เปยมศลป ทองทพย
เฉลยแบบฝกหด แผนท 20
วชา กลศาสตรของไหล สอนครงท 1-3
ชอหนวย คณสมบตของของไหล คาบรวม 9 คาบ
ชอเรอง การจ าแนกกลศาสตรของของไหล ส าหรบ ผสอน
11. V = dn/60 = Y
V = T/Ar
0.155-0.15 = 0.005/2 = 0.0025+0.15 = 0.1525 12. V = dn/60 =
Y
V = T/Ar T = Ar
13. h = d
Cos4
14. h = d
Cos4
15. h = d
Cos4
h = d
Cos4 แต h คอ P
อ.เปยมศลป ทองทพย
สอการเรยนการสอน หนวยท 1
วชา กลศาสตรของไหล สอนครงท 1-3
ชอหนวย คณสมบตของของไหล คาบรวม 9 คาบ
ชอเรอง การจ าแนกกลศาสตรของของไหล ส าหรบ ผสอน สอสงพมพ - ใบความรเรองคณสมบตของของไหล สอโสตทศน(ถาม) - กระดานไวทบอรด แผนใสเรองคณสมบตของของไหล หนงสออางอง - ชาญ ถนดงาน , กลศาสตรของไหล , 23 บคเซนเตอร , กรงเทพฯ , 2523. - วศษฏ จาตรมาน , กลศาสตรของไหล , บรษท ซเอดยเคชน จ ากด , กรงเทพฯ , 2538. - Victor L. Streeter E. Benjamin Wylie , Fluid Mechanics , First SI Metric Edition , Mcgraw-hill Book Company , 1983.
อ.เปยมศลป ทองทพย
บนทกหลงการสอน หนวยท 1
วชา กลศาสตรของไหล สอนครงท 1-3
ชอหนวย คณสมบตของของไหล คาบรวม 9 คาบ
ชอเรอง การจ าแนกกลศาสตรของของไหล ส าหรบ ผสอน ผลการใชแผนการสอน ............................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................... ...............................................................................................................................................................
top related