bai linh pro

5/10/2018 Bai Linh Pro - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/bai-linh-pro 1/18

BÀI TẬP LỚN THỦY LỰC GVHD:THS LÊ MẠNH HÀ

Họ và tên: Lê Quang Linh Lớp: 08N1Giáo viên hướng dẫn: Ths Lê Mạnh Hà

Số đề bài tập lớn: 25

Phần I : Đề Bài (Đề 25)

I. §Ò BµiM¹ng líi cÊp níc cã mÆt b»ng, tªn èng, tªn nót nh trong h×nh

vÏ. Nguån cÊp níc lµ bÓ h×nh trô, diÖn tích mÆt níc S (m2), caotr×nh mÆt níc t¹i ®Çu giê lµ H0; Cao độ mặt đât tại các nút là Z,tiªu thô t¹i çc nót lµ q(l/s); lưu lượng rò rỉ tại nút q(j)=Kh j

0.6. Chiềudài từng đoạn ống là L1÷L10; hÖ sè nh¸m Hazen- Williams cña ènglµ CHW ; m¸y b¬m hót níc tõ bÓ chøa cÊp vµo m¹ng, ph¬ng tr×nhcét ¸p b¬m lµ:Hp = H0 – 600Qm ,Víi Q (l/s), m – sè mò, Hp (m). Trôc m¸y cã cao ®é b»ng ®é cao

mÆt ®Êt. Tæng hÖ sè tæn thÊt côc bé trong èng hót b»ng 8.¸plùc tèi thiÓu bÊt lîi trong m¹ng duy tr× ë møc Hmin.Yªu CÇu

TÝnh to¸n thuû lùc m¹ng líi cÊp níc cho hai giê liªn tiÕp, giê®Çu p(1)=1; giê thø hai p(2) = 1,2 (lu lîng níc tÝnh to¸n t¹i mçi giêb»ng q=qtb.p(t)). VËn tèc trung b×nh trong èng kho¶ng 0.7 – 1.2m/s.

1. Chän ®êng kÝnh çc èng.(theo giờ thứ 2)2. TÝnh lu lîng vËn tèc trong çc ®o¹n, HGL vµ ̧ p lùc d t¹i çc

nót.3. TÝnh ®é ch©n kh«ng tèi ®a trong èng hót4. C«ng suÊt tiªu thô ®iÖn, biÕt 0.75η =

5. Lâp không gian đo áp:6. Tính cao độ mực nước trong bể giờ thứ 2

SVTH: Lê Quang Linh LỚP 08N1




Hình vẽ:

Số liệu:Đề

số

Nguồn Z

(m)

Chiều dài các ống

H1

(m)S

(100m2)L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8 L9 L10

25 17 5.5 15 0.3 3 4 4 3 4 3 4.9 4 4

Lưu lượng tiêu thụ tại các nút (l/s) CHW Bơm Hmin(m)q1 q2 q3 q4 q5 q6 q7 q8 q9 K H0 m





l/s.m0.6 (m)0 10 7 8 11 7 8 8 7 1.4 85 64 2.18 18

Phần II: BÀI LÀM Cơ sở và chọn đường kính(theo giờ thứ hai).Tính Km, Kl cho từng ống.Chon

chiều chảy va lập các phương trình

1.Cơ sở chọn đường kính các ống:

• Tính tổng lưu lượng vào (không phụ thuộc áp) theo giờ thứ 2:∑q tb.p(2)=(q2+q3+q4+q5+q6+q7+q8+q9).p(2)=(10+7+8+11+7+8+8+7).1.2=79,2

• Tính tổng lưu lượng rò rỉ (phụ thuộc áp) theo giờ thứ 2 :

Ta có :

=

=

1 5

1 8m i n

Z

H =>hmin=3

=

=

5 0m a x

3m i n

h

h=>htb=26,5

Vậy ta có :∑q i=9.k.htb0,6 =9 . 1,4 . 26,50,6 = 90,01

Vậy lưu lượng vào Qvào=90,01+79,2=169,21 (l/s)

• Tính Dmin :Giả sử tại ống 9 có đường kính nhỏ nhất khi đó tại nút 8 đạt h min và vmax ta có :

Q8=4

.ΠD2

min.vmax =>Dmin= 2

max

8

.

4.

v

Q

Π=

2,1.

4.10).3.4,12,1.8( 36,0

Π

+−

=0,114(m)

• Tính Dmax :

Xét tại ống 1 Q1=Qmax.Ta có Qmax= )2(. pqtb

∑ + max

∑iq =79,2+9 . 1,4.50

0,6

=210,95

=>Dmax =min

max

.

4.

v

Q

Π=

7,0.14,3

4.21095,0=0,619(m)

I -Tính cho giờ thứ nhất.

1, Chọn đường kính ống (theo giờ thứ 2),tính hệ số kháng của ống theo công thứcHazen-Williams.

852,1871.4

)(

.67,10

HW

L

C D

L K =

Trong đó: KL - hệ số kháng của ống (s1,852/m4,556)

L - chiều dài của ống

CHW - hệ số nhám Hazen-Williams





D - đường kính ống (m)+ Riêng ống 1 gồm cả tổn thất cục bộ được tính theo công thức:

Km=4

...0827,0

D

C ς

Trong đó:+D - đường kính ống+ζc tổng tổn thất cục bộ trong ống

Đoạn ống D(mm) L(m) ζ c CHW Km KL

1 550 30 8 85 7.2301 1.5728784542 325 300 0 85 0 203.99427173 375 400 0 85 0 135.4672315

4 250 400 0 85 0 976.28086685 150 300 0 85 0 8815.791316 225 400 0 85 0 1631.0208577 125 300 0 85 0 21426.594498 125 490 0 85 0 34996.770999 175 400 0 85 0 5547.56277310 175 400 0 85 0 5547.562773

+ Lập phương trình năng lượng và phương trình liên tục

-Chọn chiều chảy viết phương trình liên tục cho từng nút:

Nút Phương trình1 Q1 - Q p= 02 Qp- Q2- Q3 = q2.p1 + 1,4.h2

0,6

3 Q2 - Q4 = q3.p1 + 1,4.h30,6

4 Q 3- Q5 - Q 6- Q10 = q4.p1+1,4h40,6

5 Q4 + Q5- Q8- Q9 = q5 .p 1 + 1,4h5

0,6

6 Q6 - Q7 = q6 . p 1+1,4h60,6

7 Q8+Q7 = q7 .p1+1,4h70,6

8 Q9 = q8 .p1+1,4h80,6

9 Q10= q9 .p1+1,4h90,6

+ Lập phương trình năng lượng cho từng liên kết.





Ta có

Ống Phương trình1 H1 - H0 +kl1Q1

1,852 +Km1Q2 = 0

2 H3 - H2 +K2Q21,852

=03 H4 - H2 +K3Q31,852 = 0

4 H5-H3+K4Q41,852 = 0

5 H5 -H4+K5Q51,852 = 0

6 H6 - H4 +K6Q61,852 = 0

7 H7 -H6+K7Q71,852 = 0

8 H7-H5+K8Q81,852 = 0

9 H8-H5+K9Q91,852 = 0

10 H9-H4+ K10Q101,852 = 0

Bơm H2 - H1- (64 - 600Qp2,18) = 0

+ Tính lăp lần 1: Tự cho lưu lượng (l/s) trong các doạn và cột nước tại nút tính sai sốlưu lượng và năng lượng.

+ tự cho lưu lượng(l/s) trong từng liên kết: Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Q10 Q p

178,9 64,95 89,03 43,25 12,57

32,93 11,79 9,28 21,36 20,89 178,9

+ Cho Hi :

H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8 H9

16,70 66,62 65,33 65,08 62,42 62,15 56,40 57,95 60,79

+ Tính sai số lưu lượng cho từng nút –dqi (l/s) thay lưu lượng trong từng ống vàophương trình liên tục để xác định sai số lưu lượng kết quả như sau:

Nút Sai số lưu lượng idq− idq−

1 -(178,9 -178,9 ) = 1dq− 1

dq− =0





2 -(178,9-64,95-89,03-10-1,4.51,620,6) = 2dq− 2

dq− =03 -(64,95-43,25-7-1,4.50,330,6) = 3dq−

3dq− =04 -(89,03-12,57-32,93-20,89-8-1,4.50.080,6)= 4dq

4dq− =0

5 -(43,25+12,57-9,28-21,36 -11-1,4.47,420,6) =- 5dq - 5dq =06

-(32,93-11,79-7-1,4.47,15

0,6

) = 6

dq−6

dq−

=07 -(9,28+11,79-8-1,4.41,400,6) = 7dq− 7dq− =08 -(21,36-8-1,4.42,950,6) = 8dq− 8dq− =09 -(20,89-7-1,4.45,790,6) = 9dq− 9dq− =0

+ kết quả viết dưới dạng ;dq−

T =[0;0;0;0;0;0;0;0;0]T

+ Tính sai số năng lượng cho từng liên kết ta được kết quả :

Đoạn KliQ1.852 KmiQ2 Tính sai sồ cột nước -dEi(m)

10.064943

0,2314 -(16,70-17+0.064943+0,2314)=dE1 -0,003657

21.289777

0 -(65,33-66,62+1.289777) = dE2 -0,000223

31.535945

0 -(65,08-66,62+1.535945)=dE3 -0,004

42.90684

0 -(62,42- 65,33+2.90684)=dE4 -0,00316

52.662136

0 -(62,42-65,08+2.662136)=dE5 0,002136





6

2.931159

0 -(62,15-65,08+2.931159)=dE6 0,001159

7

5.746411

0 -(56,40-62,15+5.746411)=dE7 -0,003589

8

6.024581

0 -(56,40-62,42+6.024581)=dE8 0.004581

9

4.472226

0 -(57,95-62,42+4.472226)=dE8 0,002226

10

4.291689

0 -(60,79-65,08+4.291689)=dE9 0,001689

Bơm

49.9122

0 -(66,62-16,70-49.9122)=dE10 0,007755

Viết dưới dạng ma trận;

dET=[-0,003657;- -0,000223-0,004; -0,00316; 0,002136; 0,001159; -0,0035890.004581;0,002226; 0,001689; 0,007755]T

+Lập ma trân hệ số lưu lượng:

A21=

−

−−

−−−

−

−−

−

01000000000

00100000000

00011000000

00001100000

00110011000

01000110100

00000001010

10000000110

10000000001

Ma trận hệ số cột nước A12=A21T





A12 =

−

−

−

−

−

−

−

−

−

−

000000011

100001000

010010000

001010000

001100000

000101000

000011000

000010100

000001010

000000110

000000001

Ma trận A11:

A11= 3.2592 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 36,777 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 31,9506 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 124,4732 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 392,2256 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 164,8499 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 902,6593 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 1202,319 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 387,7604 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 380,4790 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 171,667

Lập sơ đồ Newton:

−

−=

∆

∆

dq

dE

H

Q

A

A A

021

1211

Trong đó A11,A12,A21 là các ma trận đã lập ở trên ẩn cần tìm là ∆Qi và ∆Hi.





Ta có hệ sau

3.2592 X1 + X12 = -0,003657

36,777X2- X13 - X14 = -0,00022331,9506X3 - X13+ X15 = -0,004124,4732X4 - X14+ X16 = -0,00316392,2256X5 - X15+ X16 = 0,002136164,8499X6 - X15+ X17 = 0,001159902,6593X7 - X17+ X18 = -0,0035891202,3193X8 - X16+ X18 = 0.004581387,7604X9 - X16+ X19 = 0,002226380,479 X10 - X15+ X20 = 0,001689171,667X11 - X12 + X13 = 0,007755

- X1 - X11 = 0

- X2 – X3 + X11 = 0X2 – X4 = 0X3 - X5 - X6 - X10 = 0X4+ X5 – X8 - X9 = 0X6 – X7 = 0X7 + X8 = 0X9 = 0X10 = 0

Giải hệ ta thu được kết quả sau:





∆Q1 0,000∆Q2 0,000∆Q3 0,000

∆Q4 0,000∆Q5 0,000∆Q6 0,000∆Q7 0,000∆Q8 0,000∆Q9 0,000∆Q10 0,000∆Q11 0,000∆H1 -0,0037

∆H2 0,0041

∆H3 -0.0039

∆H4 -0,0001

∆H5 0,0008

∆H6 0,0018

∆H7 0.0013

∆H8 0.0030

H9 0.0018

+ Kêt quả cho thấy chênh lệch lưu lượng trong các đoạn giữa kết quả tính và số liệu giảthiêt ban đầu gần bằng 0.+Chênh lệch cột nước cũng không đáng kể: lớn nhất là ∆H 2 =0,0041

Đây là bước lặp cuối cùng. Quá trình lặp kêt thúc => kết quả:Q i

Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Q10 Qp

178,9 64,95 89,03 43,25 12,57 32,93 11,79 9,28 21,36 20,89 178,9

+ Tổng cột nước tại các nút(m):

H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8 H9

16,70 66,62 65,33 65,08 62,42 62,15 56,40 57,95 60,79





Và áp lực dư tại các nút.

h1 h3 h4 h5 h6 h7 h8 h9

1,70 51,92 50,33 50,08 47,42 47,15 41,40 42,95 45,79

Vận tốc trong các ống là:

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8 V9 V10

0,75 0,78 0,81 0,88 0,71 0,83 0,96 0,76 0,89 0,87

+ Tính độ chân không tối đa trong ống hút:Viết phương trình Becnuli cho mặt thoáng của bể(1:1) và mặt cắt của nút 1 (2:2):

852,1

1

2

110

2Q K

g v p H p H td ha +++=+

γ γ

h= 16,7-17+0,0287+0,3637=0,0924(m)

+ Tính công suât tiêu thụ của máy bơm theo công thức:

η

γ

102

pQH N =

Trong đó –N là công suất tiêu thụ (kW)

Q là lưu lượng bơm (m3

/s)Hp cột áp bơm γ trọng lượng riêng chât lỏng. η hiệu suât máy bơm.

N=116,7228(kW) + Lập không gian đo áp:

+ Tính cao độ mực nước trong bể tại đầu giờ thứ 2.Mực nước trong bể là:

-- h=H0-550

3600.1

Q=15,83(m).





II.Tính toán cho giờ thứ hai.do hệ số tổn thất không thay đổi nên;

+Chọn đường kính ống như giờ đầu

+Hệ số kháng như giờ đầu

+viết phương trình lien tục cho từng nut :

Nút Phương trình1 Q1 - Q p= 02 Qp- Q2- Q3 = q2.p2 + 1,4.h2

0,6

3 Q2 - Q4 = q3.p2 + 1,4.h30,6

4 Q 3- Q5 - Q 6- Q10 = q4.p2+1,4h40,6

5 Q4 + Q5- Q8- Q9 = q5.p2 + 1,4h50,6

6 Q6 - Q7 = q6.p2+1,4h60,6

7 Q8+Q7 = q7.p2+1,4h70,6

8 Q9 = q8.p2+1,4h80,6

9 Q10= q9.p2+1,4h90,6

+ Lập phương trình năng lượng cho từng liên kết.

Ta có:

Ống Phương trình1 H1 - H0 +k l1Q1

1,852 +K m1Q2 = 0

2 H3 - H2 +K 2Q21,852 =03 H4 - H2 +K 3Q3

1,852 = 04 H5-H3+K 4Q4

1,852 = 05 H5 -H4+K 5Q5

1,852 = 06 H6 - H4 +K 6Q6

1,852 = 07 H7 -H6+K 7Q7

1,852 = 08 H7-H5+K 8Q8

1,852 = 09 H8-H5+K 9Q9

1,852 = 010 H9-H4+ K 10Q10

1,852 = 0

Bơm H2 - H1- (64 - 600Q p2,18

) = 0

+ Tính lăp lần 1: Tự cho lưu lượng (l/s) trong các doạn và cột nước tại nút tính sai sốlưu lượng và năng lượng.+ tự cho lưu lượng(l/s) trong từng liên kết:





Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Q10 Qp

187.54 68.10 93.01 45.50 13.25 34.30 12.33 9.65 22.30 21.70 187.54

+ Cho Hi :

H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8 H9

15.51 63.89 62.48 62.23 59.29 59.07 52.82 54.45 57.62

+ Tính sai số lưu lượng cho từng nút –dqi (l/s) thay lưu lượng trong từng ống vàophương trình liên tục để xác định sai số lưu lượng kết quả như sau:

Nút Sai số lưu lượng idq−idq−

1 -(187.54-187.54) = 1dq− 1

dq− =02 -(187.54-68.10-93.01-1,2.10-1.4.48.890,6) = 2

dq− 2dq− =0

3 -(68.10-45.50-1,2.7-1,4.47,480,6) = 3dq− 3dq− =04 -(93.01-13.25-34.30-21.70-1,2.8-1,4.47,230,6)= 4

dq4

dq− =05 -(45.50+13.25-9.65-22.30-1,2.11-1,4.44,290,6) =- 5dq - 5dq =0

6 -(34.30-12.33-1,2.7-1,4.44,070,6) = 6dq− 6dq− =07 -(9.65+12.33-1,2.8-1,4.37,820,6) = 7dq− 7dq− =08 -(22.30-1,2.8-1,4.39,450,6) = 8dq− 8dq− =09 -(21.70-1,2.7-1,4.42,620,6) = 9dq− 9dq− =0

+ kết quả viết dưới dạng ;dq−

T =[0;0;0;0;0;0;0;0;0]T

+ Tính sai số năng lượng cho từng liên kết ta được kết quả:

Đoạn KliQ1.852 KmiQ2 Tính sai sồ cột nước - dE

10.07087

0.25429 -( 15.51-15,83+0.07087+0.25429)=dE1 0,00516

21.40801

0 -(62.48-63.89+1.40801) = dE2 -0,00199





31.66553

0 -(62.23-63.89+1.66553)=dE3 0,00553

43.1931

0 -(59.29-62.48+3.1931)=dE4 0,0031

52.93498

0 -(59.29- 62.23+2.93498)=dE5 -0,00502

63.161

0 -(59.07- 62.23+3.161)=dE6 0,001

7

6.24334

0 -(52.82- 59.07+6.24334)=dE7 -0,00666

8

6.47698

0 -(52.82- 59.29+6.47698)=dE8 0,00698

9

4.84354

0 -(54.45- 59.29+4.84354)=dE9 0,00354

10

4.60496

0 -(57.62- 62.23+4.60496)=dE10 -0,00504

Bơm

48.3866

0 -(63.89-15.51- 48.3866)=dE11 -0,00665

Viết dưới dạng ma trận;

dET

=[0,002185;0,00291;-0,004758;- 0,000392;0,006943;0,00008;0,004407;0,000689;0,004236;0,001011;-0,001]T

+Lập ma trân hệ số lưu lượng:

A21=

−

−−−−−

−

−−

−

01000000000

00100000000

00011000000

00001100000

0011001100001000110100

00000001010

10000000110

10000000001





Ma trận hệ số cột nước A12=A21T

A12 =

−−

−

−

−

−

−

−

−

−

000000011100001000

010010000

001010000

001100000

000101000

000011000

000010100

000001010

000000110

000000001

Ma trận A11:

A11=

3.4116 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 38.29132 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 33.16366 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 129.9695 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 410.2326 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 170.6755 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 937.7664 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 1243.043 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 402.2527 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 393.013 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 181.492

Lập sơ đồ Newton:

−

−=

∆

∆

dq

dE

H

Q

A

A A

021

1211

Trong đó A11,A12,A21 là các ma trận đã lập ở trên ẩn cần tìm là ∆Q i và ∆Hi

Ta có hệ sau:

3.4116 X1 + X12 = 0,0051638.29132X2- X13 - X14 = 0,0029133.16366X3 - X13+ X15 = 0,00553





129.9695X4 - X14+ X16 = 0,0031410.2326 X5 - X15+ X16 = -0,00502170.6755X6 - X15+ X17 = 0,001937.7664X7 - X17+ X18 = -0,006661243.043X8 - X16+ X18 = 0,00698

402.2527X9 - X16+ X19 = 0,00354393.013X10 - X15+ X20 = -0,00504181.492X11 - X12 + X13 = -0,00665

- X1 - X11 = 0- X2 – X3 + X11 = 0X2 – X4 = 0X3 - X5 - X6 - X10 = 0X4+ X5 – X8 - X9 = 0X6 – X7 = 0X7 + X8 = 0X9 = 0X10 = 0

∆Q1 0 ∆Q2 0 ∆Q3 0 ∆Q4 0 ∆Q5 0 ∆Q6 0

∆Q7 0 ∆Q8 0 ∆Q9 0 ∆Q10 0 ∆Q11 0∆H1 0.00516

∆H2 -0.0015

∆H3 -0.0036∆H4 0.0041∆H5 -0.0009∆H6 0.0057∆H7 0.00206∆H8 0.0026∆ H9 -0.0009

+ Kêt quả cho thấy chênh lệch lưu lượng trong các đoạn giữa kết quả tính và số liệu giảthiêt ban đầu gần bằng 0.





+Chênh lệch cột nước cũng không đáng kể: lớn nhất là ∆H 6 =0,0057

ĐĐây là bước lặp cuối cùng. Quá trình lặp kêt thúc => kết quả:Q i

Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Q10 Qp

187.54 68.10 93.01 45.50 13.25 34.30

12.33 9.65 22.30 21.70 187.54

+ tổng cột nước tại các nút(m):

H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8 H9

15.51 63.89 62.48 62.23 59.29 59.07 52.82 54.45 57.62

Và áp lực dư tại các nút.

h1 h2 h3 h4 h5 h6 h7 h8 h9

0,51 48.89 47.48 47.23 44.29 44.07 37.82 39.45 42.62

Vận tốc trong các ống là:

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8 V9 V10

0.79 0.82 0.84 0.93 0.75 0.86 1.01 0.79 0.93 0,90

+ Tính độ chân không tối đa trong ống hút:Viết phương trình Becnuli cho mặt thoáng của bể(1:1) và mặt cắt của nút 1 (2:2):

852,1

1

2

110

2Q K

g

v p H

p H td

ha +++=+γ γ

h=15,51-15,83+0,0318+0,23598= -0.0522 công suất tiêu thụ của máy bơm theo công thức:

η

γ

102

pQH N =

Trong đó –N là công suất tiêu thụ (kW)Q là lưu lượng bơm (m3/s)Hp cột áp bơm





γ trọng lượng riêng chât lỏng. η hiệu suât máy bơm.

N=118,62(kW)

+ Lập không gian đo áp:


bai linh pro

Documents