i. basic theory of fluid dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน...

67
ความรู้ พื นฐาน ด้าน กลศาสตร์ของไ หล และเทคนิคการวัด บรรยายโดย ผู้ช่วยศาสตราจารย์ประสิทธินางทิน สาขาวิชาวิศวกรรมไฟฟ้า คณะวิศวกรรมศาสตร์ สถาบันเทคโนโลยีปทุมวัน

Upload: others

Post on 06-Jan-2020

5 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

ความรพ นฐาน ดานกลศาสตรของไหล

และเทคนคการวด

บรรยายโดย

ผชวยศาสตราจารยประสทธ นางทนสาขาวชาวศวกรรมไฟฟา คณะวศวกรรมศาสตร

สถาบนเทคโนโลยปทมวน

Page 2: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

2

เนอหาวชา

• พนฐานดานกลศาสตรของไหล

• การประยกตทฤษฎเพอใชในอปกรณฝกปฏบต

• แนะน าการใชเครองมอวดทจ าเปนในการฝกปฏบต

Page 3: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

3

วตถประสงค

• เพอเขาใจหลกการของกลศาสตรของไหล และ

อปกรณทเก ยวของ

• เพอใหสามารถท าการวดคาตางๆทเกยวกบ

ของไหลและการใชพลงงานในอปกรณทเก ยวของ

Page 4: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

4

สมการสถานะกาซอดมคต

ทฤษฎพนฐานดานกลศาสตรของไหล

เมอ

mRTPV

ความดนสมบรณ

ปรมาตร

อณหภมสมบรณ

มวล

คาคงทของกาซ

P

V

T

m

R

Pa

3m

K

kg

KkgmkPaorKkgJ 3

กรณกาซชนดเดยวกน คาคงท mRT

PV

Page 5: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

5

สมการสถานะกาซอดมคต (ตอ)

• จากสมการสถานะกาซอดมคตสามารถหาความสมพนธของกาซอดมคตทสภาวะตางๆ

ไดดงสมการ

2

22

1

11

T

VP

T

VP

หรออาจแสดงในรปของ

ความหนาแนนแทนปรมาตร

เมอ = ความหนาแนน มหนวยเปน 3m

kg

22

2

11

1

T

P

T

P

( นคอปรมตร)V

V

Page 6: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

6

ของไหลสถต

2m

(1)ความดน ความดนของของไหล คอ แรงทกระท าในแนวต งฉากกบพนผวน น ๆ

หลกเบองตนของปาสคาล

เมอ

2

2

1

1

A

F

A

F

A

FP

คอพนท หนวยA 2m

คอแรงกระท าในแนวตงฉาก หนวยF N

Page 7: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

7

Po Po Po

P P P

(2) ความสมพนธของความดนและความลก

•ความดนของของเหลวจะเพมข นตามระดบความลก

gZPP 0

ของไหลสถต (ตอ)

ความดนบรรยากาศ

ความลก (ความสง)

ความเรงเนองจากแรงดงดดของโลก

ความหนาแนน

0P

Z

g

Pa

m

3mkg

2sm

Page 8: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

8

ของไหลสถต (ตอ)

ความดนของของเหลวชนดเดยวกนทระดบความลกเทากน

(ระดบเสนAB) จะมคาเทากน

• ความดนของของเหลวไมข นกบขนาดหรอรปรางของภาชนะ

Page 9: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

9

ของไหลสถต (ตอ)

ความแตกตางของความดนระหวางจด 2 จดทความลกแตกตางกน

PaZZgPP 1212

• ในกรณทของไหลเปนกาซ ความดนของกาซจะไมข นกบความลก เนองจากความหนาแนนของกาซนอยมาก

• จากสมการสถานะกาซอดมคต ความดนของกาซจะสมพนธกบ อณหภม ปรมาตรและชนดของกาซ

Page 10: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

10

สมการสถานะของการไหล

(1) สมการกฎทรงมวล

(2) สมการสมดลพลงงาน

(3) หลกเบองตนการวดอตราไหล

(4) การวดความเรวของของไหลโดยใชพทอตทวบ

Page 11: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

11

(1) สมการกฎทรงมวล

ถาก าหนดใหการไหลเปนแบบการ

ไหลคงตว คอ ปรมาณมวลสารท

เขาและออกจากระบบไมมการ

เปลยนแปลงไปกบเวลา ดงรป

สามารถหาปรมาตรการไหลและอตราการไหลของมวล ไดดงน

ก าหนดให

พนทหนาตด

ความเรวเฉลย

ความหนาแนนของของไหล

A

V

2m

sm

3mkg

(ในสมการกฎทรงมวล)

Page 12: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

12

(1) สมการกฎทรงมวล (ตอ)ปรมาตรการไหล, = (ความเรวเฉลย)(พนทหนาตด)

อตราการไหลของมวล, = (ความหนาแนน)(ความเรวเฉลย)(พนทหนาตด)

เนองจากการไหลเปนแบบคงตว

นนคอ อตราการไหลของมวลขาเขา = อตราการไหลของมวลขาออก

222111 AVAVVAM คาคงท

Q

Q smmsmAV 32

M

M s

kgm

s

m

m

kgAV

2

3

Page 13: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

13

กฎขอทหนงของเทอรโมไดนามกส

• กฎขอทหนง ของเทอรโมไดนามกส หรอกฎอนรกษพลงงาน มหลกการวา

“พลงงานสามารถเปลยนรป หรอถกถายโอนจากทหนง

ไปยงอกทหนงไดแตไมสามารถสรางขนใหม หรอท าลาย

ใหสญสลายไปได”

ดงน น

พลงงานทเขาสระบบ – พลงงานทออกจากระบบ = พลงงานรวมในระบบทเปลยนแปลง

Page 14: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

14

(2)สมการสมดลพลงงาน

• ถาพจารณาพลงงานของไหลในระบบเปด

(มการถายเทมวลหรอมการไหลเขามาเกยวของ) ประกอบดวย

– พลงงานภายใน - พลงงานจลน

– พลงงานศกย - พลงงานของการไหล

เนองจาก

เอนธาลป เปนผลรวมของพลงงานภายในและพลงงานของการไหล ,

ดงนนในบางครง จะพบวา พลงงานของการไหลทต าแหนงใดๆ จะเทากบ

gZV

h 2

2

u

2

2V

gZ PV

PVuh

เมอ ปรมาตรจ าเพาะ

เปนความเรง ซงคาความเรงมาตรฐาน เปน 9.8

V kgm3

gng 2sm

Page 15: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

15

(2)สมการสมดลพลงงาน (ตอ)พลงงานของการไหล จะเปนงานทผลกใหของไหลเคลอนทเขา

และออกจากระบบอยางตอเนอง

skJvPW

kJvPLAP

LFW

APF

flow

Page 16: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

16

(2)สมการสมดลพลงงาน (ตอ)จากกฎขอทหนงของ เทอรโมไดนามกส

ถาพลงงานทเขาและออกจากระบบเปนพลงงานของของไหลเทานน ไมไดมพลงงานจากภายนอก

น นคอ

สมการสมดลพลงงาน

หรอ

2

2

221

2

11

22gZ

VhEEgZ

Vh outin

2

2

22221

2

1111

2)(

2gz

VvPuEEgz

VvPu outin

0 outin EE

อาจจะเปนพลงงานในรปตางๆ เชน ความรอน ไฟฟา หรอ

งาน เชนงานจากปม

outin EE &

Page 17: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

17

(2)สมการสมดลพลงงาน (ตอ)

2

2

221

2

11

22gZ

VPgZ

VP

ถาอณหภมของของไหลคงท และ

และเนองจาก ปรมาตรจ าเพาะ เทากบ สวนกลบของความหนาแนน

หรอ

ดงนน

kgmV 3 3mkg

1V

21 uu 0 outin EE

Page 18: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

18

แทนคาสมการไดเปน

สมการสมดลพลงงาน (ตอ)ของไหลมความหนด

แรงเสยดทานระหวางของไหลกบผนงดานในของทอ

ท าใหเกดการสญเสยพลงงานเรยกวา พลงงานทสญเสย,lossE

lossEgZVP

gZVP

2

2

21

2

1

22

21

Page 19: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

19

สมการสมดลพลงงานกรณทมการสญเสย

สมการเบอรนลล (Bernoulli theorem)2

2

21

2

1

22

21

gZVP

gZVP

lossEgZVP

gZVP

2

2

21

2

1

22

21

กรณทไมมการสญเสย

คาคงท gZVP

2

2

Page 20: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

20

• ใชส าหรบการหาอตราการไหลโดยใชอปกรณวด

อตราการไหลตางๆ เชน

พทอตทวบ

ออรฟต

เวนทร

ฯลฯ

สมการเบอรนลล(Bernoulli theorem)

Page 21: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

21

สมการเบอรนลล(Bernoulli theorem)

ถาพจารณาจากสมการเบอรนล

gZV

P

2

2

คาคงท

เทอมแรก เรยก ความดนสถต (Static pressure)

เทอมสอง เรยก ความดนไดนามก (Dynamic pressure)

เทอมสาม เรยก ความดนของของไหลสถต (Hydrostatic pressure)

ความดนรวม = ความดนสถต + ความดนไดนามก + ความดนของของไหลสถต

ถาของไหลไหลในทอระดบเดยวกน จะไมมการเปลยนแปลงของระดบ z

Page 22: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

22

การหา dynamic pressure (2)

การหา static pressure (3)

• ความดนสถต หาไดโดย เจาะรทผวของทอ จากนนวดความดน

• ความดนไดนามก หาไดจากความดนทเกดจากการใสทอขนาดเลกเขาไปในทอทมการไหล โดยพจารณาวาความเรวของของเหลวทปลายทอ V2 = 0

ดงนนจาก Bernoulli’s equation;

2

122

1VPP

จากหลกการขางตน สามารถน าไปใชหาความเรวและอตราไหลของของเหลวได

สมการเบอรนลล(Bernoulli theorem)

Page 23: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

23

กฏขอทสองของเทอรโมไดนามกส

• กฎขอทสองของเทอรโมไดนามกสไดกลาวเอาไววา ไมมทางทความรอนจากแหลงความรอนหนง ๆ สามารถเปลยนไปเปนงานไดทงหมด จะตองสญเสยความรอนสวนหนงใหแกททมอณหภมต ากวาเสมอ

• นอกจากนกฎขอทสองของเทอรโมไดนามกสกลาวไววา กระบวนการจะเกดขนในทศทางทแนนอน และพลงงานจะเปนคาทมทงคณภาพ และปรมาณ กระบวนการจะไมสามารถเกดขนไดถาไมเปนไปตามท ง กฎขอทหนง และสองของเทอรโมไดนามกส

Page 24: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

24

(3)หลกเบองตนการวดอตราไหล

มาโนมเตอร

ความดนรวม = ความดนสถต + ความดนไดนามก

เนองจากพจารณาการไหลในระดบเดยวกน

ความหนาแนนของไหลในนาโนมเตอร

ความดนรวม

ความดนสถต

ความดนไดนามก

ความเรว

tP aP

sp

dP

aP

aP

V sm

3mkg

Page 25: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

25

(3)หลกเบองตนการวดอตราไหล (ตอ)

std PPPV

22 sm /

2

2VPPPP sdst

เมอ aP

V

dP

2

2

ดงน น

VD

AVQ4

π2

]/[ 3 smปรมาตรการไหลหาไดจาก

Page 26: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

26

ตวอยางท 1จงค านวณหาอตราไหล Q ในทอตามรปมคาตางๆ ดงน

ความสง : มม.

ความหนาแนนของ Tetra-chloride-methane

เสนผานศนยกลางของทอ : มม.

8012 ZZh

5901, 3/ mkg

150D

Page 27: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

27

วธท า

จากสมดลความดน

2

2VPP st

..............(1)

11 gZPPt ..............(2)

121 ZZgPP s ..............(3)

2gZPP ss ..............(4)

112 gZZZgPP st ..............(5)

จากสมการ (2) และสมการ (3)

ตวอยางท 1 (ตอ)

Page 28: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

28

วธท า ความเรวของการไหลแทนดวยสมการ (4) และ (5) ในสมการ (1)

แทนคา

ดงนน

2

2

1212

VghZZgZZgPP St

smhgV 962.008.011000

15908.9212

smVD

AVQ 322

017.0962.04

15.014.3

4

12 zzh

ตวอยางท 1 (ตอ)

ตอบ

Page 29: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

29

(4) การวดความเรวของของไหลโดยใชพทอตทวบ

st PPCV

2

dP

CV2

หรอ

เมอ : พนทของทอ: สมประสทธของพทอตทวบ: ความดนรวม: ความหนาแนนทสภาวะก าหนด

A 2m

C tP aP

std PPP

ถาเปนความหนาแนนของอากาศ เทากบ 1.293 ท

: ความเรว: ความดนไดนามก: ความดนสถต

V sm

dP aP

sP aP

3mkg

atmC 1,0

0

AVQ

Page 30: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

30

R r3

r4

r2 r1

Applied diameter2R(m)

Distance from center rn(m)

n = 1 n = 2 n = 3 n = 4

2R 1 0.707 R

1 2R 2 0.500 R 0.866 R

2 2R 4 0.408 R 0.707 R 0.913 R

4 2R 4.5 0.354 R 0.612 R 0.791 R 0.935 R

n : ครงทวด

ต าแหนงและระยะวดของพทอตทวบ

ในกรณททอมขนาดใหญ จ าเปนตองวดความเรวภายในทอหลายต าแหนง เพอเปนตวแทนของความเรวเฉลยของของไหลภายในทอ

(4) การวดความเรวของของไหลโดยใชพทอตทวบ (ตอ)

Page 31: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

31

ตวอยางท 2จงค านวณหาปรมาตรและอตราการไหล

เมอท าการวดอตราไหลของอากาศดวยพทอตทวบ ไดขอมลดงน

ความดนไดนามก

เสนผานศนยกลางของทอ

ความหนาแนนของอากาศ ท

อณหภมของอากาศ

ความดน

สมประสทธ

dP

D

TP

c

kpa2.0

Bmm 41003293.110 mkgatmC

C37

kPa7775.0

Page 32: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

32

วธท าจากสมการ

หาความหนาแนนของอากาศเทยบทอณหภม และความดน

dP

CV2

sm /

27337

273

3.101

3.1017293.1

T

T

P

P

T

P

T

P

T

PV

T

VP

0

0

0

00

0

0

00

C37 kPa7

ตวอยางท 2 (ตอ)

Page 33: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

33

27337

273

3.101

3.1017293.1

10002.02775.0V 05.14 sm /

จะได

ตอบ

VD

Q 4

602

05.14

4

1.014.360

2

min/3m62.6

ตอบ

วธท า ตวอยางท 2 (ตอ)

Page 34: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

34

ของไหลในทอ(1) ความดนสญเสยในทอตรง

2

2v

D

Lf

P

เมอ

แทนคา

2

4/ DQV

52

28

D

QLfP

Pสญเสยเนองจากความฝด Pa

L ความยาวของทอ m

D เสนผานศนยกลางทอ m

v ความเรวเฉลย sm

อตราไหลเปนปรมาตรQ sm3

f สมประสทธความเสยดทาน

จะไดเปน

Page 35: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

35

ตารางส าหรบหาคา Friction Factor,

คา Friction Factor ขนกบความเรวของของไหลและลกษณะเฉพาะของการไหล

Page 36: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

36

(2) ความดนสญเสยในทอรปรางชนดอนๆ

ความดนสญเสยเนองจากการไหลวนของของไหลจะเปนเชนเดยวกบความเสยดทาน

2

2VK

P

เมอ K สมประสทธความดนสญเสย

ความดนสญเสยผานทอ ค านวณโดยการรวมสมการจะไดดงนP

2)(

2VK

D

Lf

P

แสดงโดยสมการ

ของไหลในทอ (ตอ)

5.0K

0.1K

ทางเขาทอ

ทางออกทอ

คา โดยประมาณK

Page 37: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

37

Page 38: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

38

ตวอยางท 3

จงค านวณหาความดนสญเสยจากขอมลตอไปน

: เสนผานศนยกลางของทอ 100: ความยาวของทอตรง 20

อปกรณประกอบ โกลบวาลว 2 ตว วาลวปกผเสอ 1 ตวเกจวาลว 2 ตว ของอ (90o, welded) 5 ตว

: สมประสทธความเสยดทานของทอ 0.028: อตราการไหลของอากาศ 10: ความหนาแนนของอากาศ ท 1.293: อณหภมของอากาศ 37: ความดนอากาศ 10

D

L

f

Q

T

P

Bmm 4.m

min3

Nm3mkgatmC 10

C

kPa

Page 39: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

39

วธท า

2)(

2VK

D

Lf

P

เมอ

N

NN

N

NN

T

T

P

PVV

T

VP

T

VP

หาความเรวของอากาศในทอ, V = Q/A

โจทยให อตราการไหลของอากาศท normal condition :

สามารถหาอตราการไหลของอากาศ ท จากสมการดานลาง

CTatmP 0&1

CT 37

V ปรมาตร 3m

V อตราการไหลเปนปรมาตร min3mQ

ตวอยางท 3 (ตอ)

Page 40: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

40

วธท า

อานคา K ของอปกรณประกอบจากตาราง 1.1

76.75529.3266.0188.0255.28 K

6.51.0

20028.0

D

Lf

94.21

273

23737

3.10110

3.101

60

10

1.014.3

42

273

273

3.101

3.101

60

42

T

P

Q

DV

273

273

3.101

3.101

T

PQQ N min3m

sm

ตวอยางท 3 (ตอ)

Page 41: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

41

วธท า

แทนคา

ดงนน

ตอบ

251127337

273

3101

3101102931 .

.

..ρ

497,242

94.2176.756.5251.1

2

P

273

273

3.101

3.101P0

T

3mkg

Pa

ตวอยางท 3 (ตอ)

Page 42: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

42

ตวอยางท 4น าไหลออกจากสระในอตรา ผานทอเสนผานศนยกลางภายใน

จงค านวณหาความยาวของทอทสามารถสงน าได

เมอความสงจากผวน าถงกนสระ = 14 เมตร

สมประสทธความเสยดทานของทอ = 0.028

028.0

1

12.0

min9.0

3

3

f

mkg

mD

mQ

PP

B

B

AB

ρ

min9.0 3m cm12

BA ZZ

Page 43: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

43

วธท าความดนสญเสยเนองจากความเสยดทานในทอ

เมอ

สมการเบอรนลล

ก าหนด ความดนบรรยากาศ

ดงน น

2

2VDL

fP

2

4

D

QV

V

DQ

4

2

lossBBB

AAA EgZ

VPgZ

VP

22

22

BA PP 0AV mZZH BA 14

2

2

BBAloss

VZZgE

22

22

BB

B

Bloss

VgH

V

D

Lf

PE

ตวอยางท 4 (ตอ)

Page 44: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

44

วธท า

m

Q

gHD

f

DL

B

BBB 6651

609.08

148.912.014.3

028.0

12.01

82

42

2

42

028.0

1

12.0

min9.0

3

3

f

mkg

mD

mQ

PP

B

B

AB

ρ

2

4

B

BB

D

QV

จาก

1

22

B

BB

V

gH

f

DL

ตวอยางท 4 (ตอ)

Page 45: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

45

6

2

10

3.101

43113

PD.Q

เมอ : ปรมาณการรว: ความดนเกจภายในถง: เสนผานศนยกลางของรรว: Shape factor ของร ประมาณ 0.65 - 0.97

คา Shape faction ของรทลกษณะตางกน

การค านวณการร วไหล

D

Q

PD

min3

Nm

GkPa: mm

65.0 97.0

Page 46: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

46

ตวอยางท 5

จงค านวณปรมาณการรวไหล ซงมสภาวะดงน

: เสนผานศนยกลางของรรว 3

: ความดนภายใน 1,000

: Shape factor 0.65

D

P

mm

GkPa

Page 47: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

47

วธท า

6

2

10

3.101000,165.0

4

314.33.113

6

2

10

3.101

43.113

PDQ

563.0 min3m

ตวอยางท 5 (ตอ)

Page 48: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

48

กราฟแสดงความสมพนธระหวางปรมาณการรวไหล และระดบเสยง

Page 49: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

49

การวดคาตางๆ เกยวกบของไหลและการใชพลงงานในอปกรณทเก ยวของ

เครองวดคาทางไฟฟา (Digital multimeter)ใชตรวจวดคาพลงไฟฟา กระแสไฟ แรงดนไฟฟา เพาเวอรแฟกเตอร พลงไฟฟาเสมอน พลงไฟฟาปรากฏ ความถช วขณะ แสดงผลเปนตวเลข

โหลดไมสมดล 3 เฟส 3 สายโหลดสมดล 3 เฟส 3 สาย และ4 สาย โหลด 1 เฟส

(พลงไฟฟาของโหลด = ผลรวมทางพชคณตของพลงไฟฟาทอานไดจากการวด 2 คร ง P1 +P2)

Page 50: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

50

เครองวดและบนทกคาทางไฟฟา (Electrical data logger)

เครองวดและบนทกคาทางไฟฟา ใชส าหรบตรวจวดและบนทก

• พลงไฟฟา• พลงไฟฟาเสมอน • พลงไฟฟาปรากฏ• พลงงานไฟฟา • กระแสไฟฟา • แรงดนไฟฟา • เพาเวอรแฟกเตอร • ความถ • กระแสฮารมอนกสอยางตอเนอง • เพอตรวจสอบลกษณะการใชไฟฟาทเปลยนแปลงตามเวลาของโหลด

Page 51: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

51

เครองวดและบนทกคาทางไฟฟา (Electrical data logger)

การตรวจวดและบนทกโหลด 1 เฟส

การตรวจวดและบนทกโหลด 3 เฟส 3 สาย

การตรวจวดและบนทกโหลด 3 เฟส 4 สาย

Page 52: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

52

เครองวดความเรวรอบ

ใชส าหรบวดความเรวรอบมอเตอร นยมใชเครองวดแบบทไมตองสมผสกบ

อปกรณหรอเครองจกรทตองการวด

1. ชนดใชแสงอนฟราเรด หรอวธออพตก (Optical Method)

เครองวดจะสองล าแสงอนฟาเรดไปกระทบแผนสะทอนไปตดไวกบอปกรณ

ชวงการวด 100-1,000,000 รอบตอนาท (rpm) ไมตองสมผสกบอปกรณขณะตรวจวด แตตองหยดเดนเครองเพอตดตง

แผนสะทอนกอนการตรวจวด

Page 53: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

53

เครองวดความเรวรอบ (ตอ)

เครองวดความเรวรอบชนดใชแสง

2. ชนดใชแสง (Stroboscopic Method)

– ใชวธเปลงแสงความถสง

– ชวงการวด 100-20,000 รอบตอนาท (rpm)

– ขอด ไมตองตดแผนสะทอนแสง

และสามารถใชวเคราะหการสนสะเทอนได

Page 54: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

54

เครองวดความดน

• ผลตางความดนดานหนากบดานหลงของแผงกรองอากาศเทากบหรอใกลเคยงศนยแสดงวาแผงกรองอากาศสะอาด

• ผลตางความดนมากขนแสดงวาแผงกรองอากาศสกปรก

ใชวดความดนตกครอมแผงกรองอากาศ (Filter)

Page 55: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

55

เครองวดอตราการไหลของของไหล• ใชวดอตราการไหลของของเหลวและกาซ

• ในทางปฏบตจะใชเครองวดอตราการไหลชนดอลตราโซนกส เพอ

หลกเลยงการหยดเดนเครองจกรเพอตดตอทอ

• โดยตดตงหววด (Sensor) แนบกบทอ

• เครองวดจะวเคราะหระยะทางกบเวลาทสญญาณเดนทางจากหววดหนง

ผานของไหล ไปกระทบกบอกหววดหนงจะไดความเรวของการไหล

Page 56: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

56

น ามนไหลผานทอขนาด เสนผานศนยกลาง 100 mm. ความเรวเฉลย 3.00 m/s

จงหาอตราการไหลเปนปรมาตร m3/s

แบบฝกหดท 1

Page 57: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

57

เฉลยแบบฝกหดท 1

จากสมการ

smmQ 00.3007854.0 2

AVQ

4

2DA

4

1.02

m

2007854.0 m

smV 00.3

sm30236.0

ตอบ

Page 58: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

58

กาซไหลผานทอสเหลยมทจดเรมแรก

มขนาดกวางดานละ ดวยความเรว

ความหนาแนนของกาซ

ไหลผานจดทพจารณาเปนทอสเหลยมมขนาดกวางดานละ

ดวยความเรว

จงหาอตราการไหลของกาซ และความหนาแนนทจดทพจารณา

แบบฝกหดท 2

m100.0 sm55.7

309.1 mkg

m250.0

sm02.2

Page 59: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

59

เฉลยแบบฝกหดท 2

skg

smmmkgM

smV

mmmA

mkg

VAM

AVM

0823.0

55.701.009.1

55.7

01.01.01.0

09.1

23

1

2

1

3

1

1111

ตอบ

Page 60: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

60

เฉลยแบบฝกหดท 2 (ตอ)

3

2

2

2

2

2

2

111

222111

652.0

02.20625.00823.0

02.2

0625.025.025.0

0823.0

mkg

smmskg

smV

mmmA

skgVA

VAVA

ตอบ

Page 61: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

61

แบบฝกหดท 3

ทอขนาดเสนผานศนยกลาง 50 mm ถาดดน ามน (ถ.พ. 0.82) จากถง

โดยวธกาลกน าดงรป

คา Head loss จากจด 1 ถง 2 เปน 1.50 m

และจากจด 2 ถงจด 3 เปน 2.40 m

จงหาปรมาณน ามนทจด 3 และ

ความดนทจด 2

Page 62: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

62

เฉลยแบบฝกหดท 3

mmmh

Z

g

P

g

V

g

P

hZg

V

g

PZ

g

V

g

P

lossHeadh

ghgZV

PgZV

P

l

l

l

l

90.340.250.1

0

0

02

0

22

22

3

3

2

1

1

3

2

33

1

2

11

3

2

3

31

2

11

Page 63: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

63

เฉลยแบบฝกหดท 3 (ตอ)

แทนคา

sm

smm

VAQ

smV

msm

Vm

3

2

33

3

2

2

3

00912.0

645.44

05.0

645.4

90.308.92

000.500

Page 64: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

64

เฉลยแบบฝกหดท 3 (ตอ)

mh

mmmZ

msm

sm

g

V

smVV

hZg

V

g

PZ

g

V

g

P

l

l

50.1

00.700.500.2

10.18.92

645.4

2

645.4

22

2

2

2

2

2

32

3

2

33

1

2

11

เสนผานศนยกลางของทอมคาคงทเทากนตลอด

Page 65: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

65

เฉลยแบบฝกหดท 3 (ตอ)

คาเปนลบแสดงวาต ากวาบรรยากาศ

แทนคา

kPa

PamN

mmNP

mfkgmN

mfkgsmmkgg

mkg

mg

P

mmmg

Pm

0.37

000,37

60.4036.8

.036,8

.8.9820

820,82.0

60.4

50.100.710.100.500

3

3

2

33

323

3

2

2

Page 66: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

66

เฉลยแบบฝกหดท 3 (ตอ)

Page 67: I. Basic Theory of Fluid Dynamics ทฤษฏี... · ความหนาแน นของของไหล A V U >m2@ >ms@ >kgm3@ (ในสมการกฎทรงมวล)

67