kyÕ thuaÄt ÑieÀu khieÅn baÈng thuÛy lÖÏc

KYÕ THUAÄT ÑIEÀU KHIEÅN BAÈNG THUÛY

LÖÏC

KYÕ THUAÄT ÑIEÀU KHIEÅN BAÈNG THUÛY

LÖÏC

CAÙC ÑAÏI LÖÔÏNG VAÄT LYÙ

CAÙC ÑAÏI LÖÔÏNG VAÄT LYÙ

Chöông 2

CÔ LÖU CHAÁT

THUÛY TÓNH THUÛY ÑOÄNG

Aùp suaát thuûy tænh laø aùp suaát taùc ñoäng leân coät chaát loûng, khoâng phuï thuoäc vaøo hình daïng cuûa bình chöùa

p2 = h . . g

p2 : aùp suaát thuûy tónh [Pa]h : chieàu cao coät chaát loûng [m] : khoái löôïng rieâng chaát loûng [kg/m3]g : gia toác troïng tröôøng [m/s2]

AÙP SUAÁT

VÍ DUÏ

AÙP SUAÁT

VÍ DUÏ

AÙP SUAÁT

VÍ DUÏ

AÙP SUAÁT

LÖÏC TAÙC ÑOÄNG

AF

p

P – Aùp suaát [bar]

F – Löïc taùc ñoäng [N]

A – Dieän tích [m2]

LÖÏC TAÙC ÑOÄNG

VÍ DUÏ

Moät xy lanh cung caáp aùp suaát 100 bar treân beà maët piston coù dieän tích 7.85cm2. Tính löïc taùc ñoäng toái ña sinh ra

Moät thang maùy naâng moät taûi 15.000N vôùi aùp suaát 75 bar. Tính dieän tích caàn thieát cuûa piston ?

ÑÖÔØNG KÍNH, LÖÏC, AÙP SUAÁT

SÖÏ TRUYEÀN AÙP SUAÁT

AF

p

SÖÏ TRUYEÀN NAÊNG LÖÔÏNG

AF

p vaø AF

p2

22

1

11

AF

AF

pp

:khi baèng caàn thoángHeä

2

2

1

121

VÍ DUÏ

Cho taûi m = 1500 kg Löïc F2 sinh ra

F2 = m . g

SÖÏ DÒCH CHUYEÅN

Neáu moät taûi troïng F2 ñöôïc naâng leân moät khoûang caùch laø s1; thì piston 1 phaûi dòch chuyeån moät löôïng chaát loûng nhaát ñònh ñeå naâng piston 2 leân moät khoûang laø s2

A.s A.sVV vì

A.sV vaø A.sV

221121

222111

A.s A.sVV vì

A.sV vaø A.sV

221121

222111

1

221

2

112 s

A.sA vaø

AA.s

s 1

221

2

112 s

A.sA vaø

AA.s

s

VÍ DUÏ

TRUYEÀN AÙP SUAÁT

Aùp suaát thuûy tænh p1 sinh ra löïc F1, treân tieát dieän A1. Nhö theá, löïc F1 taùc ñoäng leân tieát dieän A2 taïo ra aùp suaát thuûy tænh p2 .

2

112

2

112

221121

222111

p A.p

A vaø AA.p

p

A.p A.p F F vì

A.pF vaø A.pF

VÍ DUÏ

LÖU LÖÔÏNG

Löu löôïng laø theå tích cuûa chaát loûng chaûy quamoät oáng daãn trong moät ñôn vò thôøi gian

Theå tích (V)Theå tích (V)

Thôøi gian (t)

tV

Q Q – Löu löôïng [m3/s]

V – Theå tích [m3]

T – Thôøi gian [s]

VÍ DUÏ

ChoCho

PHÖÔNG TRÌNH LIEÂN

TUÏCNeáu thôøi gian t ñöôïc thay baèng s/V (V=s/t) trong coâng thöùc tính löu löôïng (Q=V/t) vaø theå tích V coù theå ñöôïc thay theá baèng A.s

Q – Löu löôïng [m3/s]

v – Vaän toác [m/s]

A – Tieát dieän oáng [m2]

AQ

v vQ

A

Q = A . v

Cho

Cho

VÍ DUÏ

Neáu trong coâng thöùc t

VQ

Theå tích V ñöôïc thay theá bôûi theå tích dòch chuyeån

s.AV

ts.A

Q Keát quûa seõ laø:

Cho

333222111 .vAQ .vAQ .vAQ

Trong moät ñöôøng oáng giaù trò cuûa Q luoân baèng nhau

Löu löôïng cuûa moät chaát loûng ñöôïc dieãn taû qua theå tích trong moät ñôn vò thôøi gian chaûy xuyeân qua moät oáng coù tieát dieän thay ñoåi laø baèng nhau taïi taát caû caùc vò trí cuûa oáng.

332211 .vA .vA .vA

Cho

VÍ DUÏCho

Q = 10 lít/ph

d1 = 6 mm (Þ oáng daãn)

d2 = 32 mm (Þ piston)

Tìm

Vaän toác doøng chaûy v1

Vaän toác cuûa piston v2

Doøng chaûy taàngDoøng chaûy taàngDoøng chaûy roáiDoøng chaûy roái

KIEÅU DOØNG CHAÛY

Doøng chaûy taàng, daàu thuûy löïc chaûy xuyeân qua oáng theo caùc lôùp hình truï moät caùch ngaên naép. Caùc lôùp beân trong chaát loûng di chuyeån vôùi vaän toác nhanh hôn caùc lôùp beân ngoøai

Neáu vaän toác cuûa daàu vöôït quaù moät ñieåm xaùc ñònh (hay coøn goïi laø vaän toác tôùi haïn), caùc haït chaát loûng khoâng coøn di chuyeån theo caùc lôùp ngaên naép. Caùc haït ôû taâm cuûa oáng bò baén vaøo thaønh oáng. Keát quûa laø caùc chaát loûng taùc ñoäng vaø caûn trôû haït khaùc, taïo ra xoaùy, doøng chaûy trôû thaønh roái, vaø naêng löôïng seõ bò maát trong doøng chaûy chính

Re<2300 : chaûy taàng

Re>2300 : chaûy roái

KIEÅU DOØNG CHAÛY

υ

d.vRe

Soá Reynold (Re) phuï thuoäc vaøo:

Vaän toác doøng chaûy

Ñöôøng kính oáng

Ñoä nhôùt ñoäng löïc hoïcDoøng chaûy roái khoâng trôû thaønh doøng chaût taàng ngay laäp töùc khi ñaït trò soá Re döôùiKhoâng ñaït ñöôïc phaïm vi chaûy taàng cho ñeán ½ Re tôùi haïn

Ñöôøng kính oáng

Ñoä nhôùt ñoäng löïc

hoïc

Soá Reynold

Löu löôïng

d v Re Q

[mm]

[cSt=10-

6m2/s][-] [dm3/

min]

Nhaèm ngaên xaûy ra doøng chaûy roái laøm toån thaát bôøi ma saùt trong caùc heä thoáng thuûy löïc, do vaäy khoângneân vöôït quaù Re tôùi haïn

Vaän toác tôùi haïn khoâng coù moät giaù trò xaùc ñònh, noù tuøy thuoäc vaøo ñoä nhôùt cuûa daàu thuûy löïc vaø ñöôøng kính oáng daãn

Ñöôøng aùp suaát: ñeán aùp suaát laøm vieäc 50 bar : 4.0 m/s

ñeán aùp suaát laøm vieäc 100 bar : 4.5 m/s

ñeán aùp suaát laøm vieäc 150 bar : 5.0 m/s

ñeán aùp suaát laøm vieäc 200 bar : 5.5 m/s

ñeán aùp suaát laøm vieäc 300 bar : 6.0 m/s

Ñöôøng huùt : 1.5 m/s

Ñöôøng daàu hoài : 2.0 m/s

VÍ DUÏ

Doøng chaûy chæ chaûy roái taïi tieát dieän A4 bôûi 2500 > 2300. Doøng chaûy trôû laïi chaûy taàng taïi tieát dieän A3 sau khi qua ñieåm nuùt 500 < 1150. Tuy nhieân chæ sau moät khoûang oån ñònh

MA SAÙT, NHIEÄT, SUÏT AÙP

Ma saùt xaûy ra trong taát caû caùc thieát bò vaø ñöôøng oáng cuûa heä thoáng thuûy löïc maø chaát oûng ñi qua.

Söï ma saùt naøy xaûy ra chuû yeáu taïi caùc vaùch oáng (ma saùt ngoøai). Ma saùt cuõng xaûy ra ôû giöõa caùc lôùp chaát loûng (ma saùt trong)

Ma saùt laøm noùng daàu thuûy löïc vaø caùc thieát bò. Keát quûa laø nhieät seõ taïo ra, aùp suaát trong heä thoáng giaûm, qua ñoù laøm giaûm aùp suaát hieän thôøi taïi ñoäng cô.

Möùc ñoä suït aùp tuøy thuoäc vaøo söï ma saùt trong Cuûa heä thoáng thuûy löïc.Chuùng phuï thuoäc vaøo :

Vaän toác doøng chaûy (tieát dieän beà maët, löu toác)

Kieåu doøng chaûy

Loaïi vaø soá tieát dieän caét thu nhoû trong heä thoáng oáng (coå oáng…)

Ñoä nhôùt cuûa daàu

Chieàu daøi oáng vaø chieàu doøng chaûy

Xöõ lyù beà maët beân trong cuûa oáng

Caùch boá trí oáng

MA SAÙT, NHIEÄT, SUÏT AÙP

MA SAÙT, NHIEÄT, SUÏT

AÙP

Aûnh höôûng cuûa vaän toác ñeán söï toån thaát aùp suaát

Trôû khaùng cuûa doøng chaûy trong ñöôøng oáng treân 1m chieàu daøiDaàu thuûy löïc vôùi r = 850 kg/m3(K) taïi nhieät ñoä khoûang 150C ( v = 100mm2/s); (W) taïi nhieät ñoä khoûang 600C ( v = 20mm2/s)

Trôû khaùng cuûa doøng chaûy trong ñöôøng oáng treân 1m chieàu daøiDaàu thuûy löïc vôùi r = 850 kg/m3(K) taïi nhieät ñoä khoûang 150C ( v = 100mm2/s); (W) taïi nhieät ñoä khoûang 600C ( v = 20mm2/s)

MA SAÙT TRONG

ÑÖÔØNG OÁNG

Ví duï

2v.2

.dl

.p

Re75

λυ

d.vRe

Ma saùt giöõa caùc lôùp chaát loûng vaø söï baùm dính cuûa chaát loûng treân thaønh oáng taïo ra trôû khaùng coù theå ño vaø tính ñöôïc qua söï suït aùp suaát

Moät doøng chaûy coù vaän toác v = 0,5m/s chaûy qua moät oáng Þ 6mm Ñoä nhôùt = 100 mm2/s ôû 150CKhoái löôïng rieâng cuûa daàu r = 850 kg/m3

Tính aùp suaát toån thaát p cho 1m chieàu daøi oáng

(So saùnh vôùi baûng)

(So saùnh vôùi baûng)

(So saùnh vôùi baûng)

2v.

.p2

2v.

.b.p2

TOÅ THAÁP AÙP SUAÁT DO CAÙC

BOÄ PHAÄN

Doøng chaûy ñaûo chieàu seõ taïo ra toån thaát aùp suaát khaù lôùn trong caùc oáng cong,daïng T, nhaùnh vaù caùc khôùp noái goùc. Trôû khaùng taêng phuï thuoäc vaøo daïnghình hoïc cuûa caùc phaàn töû vaø giaù trò cuûa doøng chaûy.Caùc toån thaát naøy ñöôïc ñöôïc tính baèng caùch söû duïng heä soá z (ñöôïc ruùt ra töø caùc thí nghieäm)Vì caùc heä soá hình hoïc naøy phuï thuoäc raát lôùn vaøo soá Reynold, do ñoù moät heä soá b töông öùng vôùi soá Reynold ñöôïc söû duïng.

TOÅ THAÁP AÙP SUAÁT DO CAÙC

BOÄ PHAÄN

Baûng hieäu chænh heä soá b

T Uoán 900

Goùc keùp

Goùc 900

Van

Baûng heä soá hình daïng

NAÊNG LÖÔÏNG &

ÑOÄNG LÖÏC

THEÁ NAÊNGTHEÁ NAÊNG

Theá naêng laø naêng löôïng

trong moät vaät (hoaëc chaát loûng)

ñöôïc naâng leân moät chieàu cao h

h . g . mW

W – coâng [J]

m – khoái löôïng cuûa chaát loûng [kg]

g – gia toác troïng tröôøng[m/s2]

h – chieàu cao coät chaát loûng [m]

Trong ñoù

NAÊNG LÖÔÏNG &

ÑOÄNG LÖÏC

THEÁ NAÊNGTHEÁ NAÊNG

h . g . mW sW

1J 1Nm 1s

kg.m1 :vò ñôn

hs h . g . mW ñöôïc ta

g . mF s . FW Töø

2

Cho : m = 100 kg

g = 9,81 m/s2 # 10 m/s2

h = 2 m

J 2000Nm 2000s

kg.m.m20002m

sm

10h . g . mW 22

NAÊNG LÖÔÏNG &

ÑOÄNG LÖÏC

AÙP SUAÁT NAÊNG LÖÔÏNG

AÙP SUAÁT NAÊNG LÖÔÏNG

Neáu moät chaát loûng chòu aùùp suaát, theå tích cuûa noù bò co laïi, theå tích co laïi tuøy thuoäc vaøo chaát khí ñöôïc giaûi phoùng ra khoûi chaát loûng. Phaàn co laïi chieám 1-3% theå tích ban ñaàu. Do ñaëc tích coù theå neùn ñöôïc cuûa daàu thuûy löïc giôùi haïn, coù nghóa V töông ñoái nhoû, neân naêng löôïng aùp suaát thaáp. Taïi aùp suaát 100 bar V chieám khoûang 1% theå tích ban ñaàu.

NAÊNG LÖÔÏNG &

ÑOÄNG LÖÏC

HEÄ SOÁ NEÙN

HEÄ SOÁ NEÙN

NAÊNG LÖÔÏNG &

ÑOÄNG LÖÏC

ÑOÄNG NAÊNG

ÑOÄNG NAÊNG

Naêng löôïng chuyeån ñoäng (hay coøn goïi laø ñoäng naêng) laø naêng löôïng maø vaät theå (hay chaát loûng) di chuyeån vôùi moät vaän toác xaùc ñònh. Naêng löôïng ñöôïc cung caápqua gia toác, vaø moät löïc F taùc ñoäng leân moät vaät theå.Ñoäng naêng phuï thuoäc vaøo vaän toác doøng chaûy vaø khoái löôïng

NAÊNG LÖÔÏNG &

ÑOÄNG LÖÏC

NHIEÄT NAÊNG

NHIEÄT NAÊNG

NAÊNG LÖÔÏNG &

ÑOÄNG LÖÏC

COÂNG SUAÁTCOÂNG SUAÁT

NAÊNG LÖÔÏNG &

ÑOÄNG LÖÏC

HIEÄU SUAÁTHIEÄU SUAÁT

Hieäu suaát theå tích : bao goàm toån thaát töø doø ræ beân trong vaø ngoøai bôm, ñoäng cô vaø van

Hieäu suaát cô – thuûy löïc : bao goàm toån thaát töø ma saùt beân trong vaø ngoøai bôm, ñoäng cô vaø xy lanh

Toång toån thaát xaûy ra beân trong bôm, ñoäng cô vaø xy lanh khi chuyeån hoùa ñöôïc goïi laø

HIEÄU SUAÁT TOÅNG COÄNG

NAÊNG LÖÔÏNG &

ÑOÄNG LÖÏC

TOÅN THAÁT AÙP SUAÁT

TOÅN THAÁT AÙP SUAÁT

Naêng löôïng giaûm taïi caùc vò trí tieát löu daãn ñeán laøm maát naêng suaát. Coù theåxaùc ñònh baèng caùch ño aùp suaát maát vaø nhieät ñoä taêng. Aùp suaát toån thaát phuï thuoäc vaøo:Ñoä

nhôùtKieåu vaø chieàu daøi boä tieát löuKieåu doøng chaûy (taàng/roái)Coâng thöùc

Poiseuille

pp.2

A.Q 00

Δα

0 – heä soá doøng chaûy A0 – Tieát dieän caét cuûa boä tieát löu [m2]p – Ñoä cheânh aùp [Pa]r – Khoái löôïng rieâng cuûa daàu [kg/m3]Q – Löu löôïng [m3/s]

Doøng chaûy ñi qua moät boä tieát löu tuøy thuoäc vaøo söï cheânh leäch aùp suaát