NỘI DUNG CHÍNH PHẦN LÝ THUYẾT HỌC PHẦN QTTL&CH
Chương 1. NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN CỦA THỦY LỰC HỌC
1. Áp suất thủy tĩnh và đặc điểm của áp suất thủy tĩnh. Trình bày khái niệm về
chiều cao pezômét và thế năng riêng của chất lỏng. Ứng dụng phương trình cơ bản
của tĩnh lực học chất lỏng để đo áp suất dư của bình chứa khí có áp suất tuyệt đối
là p.
2. Ứng dụng của phương trình cơ bản của tĩnh lực học chất lỏng.
3. Các khái niệm chung của chuyển động chất lỏng ( lưu lượng, vận tốc, độ nhớt,
sức căng bề mặt, đường kính tương đương). Giải thích tại sao vận tốc chuyển động
của chất lỏng trong ống dẫn cần được chọn thích hợp?
4. Các chế độ chuyển động của chất lỏng (ổn định, không ổn định, dòng và xoáy).
5. Phương trình dòng liên tục, phương trình Becnuli.Cơ sở của việc ứng dụng
phương trình Becnuli để đo lưu lượng chất lỏng chuyển động trong ống dẫn bằng
ống pitôpran và ống venture. Giải thích ý nghĩa của thế năng riêng vận tốc
g
w
2
2
qua
việc dùng ống pitô để đo vận tốc chuyển động của chất lỏng trong ống dẫn.
6. Trở lực trong ống dẫn chất lỏng (trở lực ma sát và trở lực cục bộ). Nêu ý nghĩa
của việc nghiên cứu trở lực trong ống dẫn chất lỏng, từ đó đề xuất phương hướng
chung để giảm trở lực này.
7. Thủy động lực học của lớp hạt (khái niệm chung, vận tốc lắng của hạt trong môi
trường khí và lỏng).

BÀI TẬP CÁC QUÁ TRÌNH THỦY LỰC VÀ CƠ HỌC
Chương 1. NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN CỦA QUÁ TRÌNH THỦY LỰC
Bài 1. Tính khối lượng riêng của không khí gồm 79% nitơ và 21% ôxy (theo phần
trăm thể tích) ở độ chân không 0,58 at, nhiệt độ - 40
o

2
ρ
µ
ν
=
. Đã biết µ, cần tính ρ theo
0
0
0
.
Tp
pT
ρρ
=
Bài 3. Xác định độ nhớt của hỗn hợp khí nóng có thành phần thể tích: 16% CO
2
,
5% O
2
và 79% N
2
ở nhiệt độ 400
o
C và áp suất tuyệt đối 1 at. Biết độ nhớt động
lực của các khí trên ở nhiệt độ và áp suất đã cho tương ứng là: 0,035 Cp; 0,039 Cp
và 0,033 Cp.
Đáp số: 34.10
-6
kg/m.s
Hướng dẫn:

ở 84
o
K và áp suất tuyệt đối 1 at. Biết độ nhớt động lực của O
2
và N
2
ở nhiệt độ
và áp suất đã cho tương ứng là: 23.10
-6
KG.s/m
2
và 12.10
-6
KG.s/m
2
; khối lượng
riêng ở trạng thái lỏng tương ứng là 1180 kg/m
3
và 780 kg/m
3
.
Đáp số: 178,64.10
-6
m
2
/s
Hướng dẫn:
Áp dụng công thức:
s
m

Với a
1
, a
2
, …là phần khối lượng của các cấu tử trong hỗn hợp lỏng.
Thành phần khối lượng của các cấu tử trong hỗn hợp là:
?
?
273,0
32.7,028.3,0
28.3,0
;727,0
28.3,032.7,0
32.7,0
22
==
=→
=
+
==
+
=
hh
hh
hh
hh
NO
kghh
kg
a

Tính thể tích của pha rắn là:
?
=
V
Tính thành phần thể tích của pha rắn là:
?=
ϕ
Bài 6. Biết độ nhớt của cloruabenzen ở 20
o
C và 50
o
C tương ứng là 0,9 Cp và 0,6
Cp. Xác định độ nhớt của cloruabenzen ở 70
o
C. Tra bảng ( có trong các tài liệu
chuyên môn) biết độ nhớt của nước ở nhiệt độ 58
o
C và 59
o
C tương ứng là 0,483
Cp và 0,476 Cp và nhiệt độ của nước tương ứng với 0,9 Cp và 0,6 Cp là: 25
o
C và
45
o
C.
Đáp số: 0,48 Cp
Hướng dẫn:
Sử dụng công thức Páplốp:
ntk

3
3
4,58
25
2070
5,1
2545
2050
=→
−
−
==
−
−
θ
θ
Tra độ nhớt của nước ở nhiệt độ θ
3
, đây cũng là độ nhớt của cloruabenzen ở 70
o
C
Từ số liệu đã biết, dùng phương pháp nội suy ta có:
?476,0?483,0
2313
=∆⋅
∆
∆
+==∆⋅
∆
∆

−=−=→−=
p
ghppppppp
ackaack
ρ
Bài 8. Một áp kế gắn vào ống dẫn chỉ 0,18kp/cm
2
. Tính chiều cao cột chất lỏng
dâng lên trong ống ống hở đầu nối với ống dẫn, khi chảy trong ống dẫn là:
a. Nước
b. Cacbon tetraclorua.
Biết khối lượng riêng của nước và cacbon tetraclorua tương ứng là 1000 kg/m
3
và
1633 kg/m
3
.
Đáp số: a. 1,8m; b. 1,1m
Hướng dẫn:
?
?
4
2
=
=
=→=−=
CCl
OH
du
adu

mmHg, áp suất khí quyển là 748 mmHg. Xác định:
- Áp suất tuyệt đối trong thiết bị ngưng tụ
- Chiều cao của nước trong ống barômét của thiết bị ngưng tụ.
Đáp số: 8,16 m
Hướng dẫn:
- Áp suất tuyệt đối trong thiết bị ngưng tụ: p = p
a
– p
ck
= 748 – 600 = 148 mmHg
- Ứng dụng phương trình cơ bản của tĩnh lực học chất lỏng để tính chiều cao của
nước:
p
a
= p + ρgH →
?=
−
=
g
pp
H
a
ρ
Bài 11. Một bình kín chứa khí (có áp suất chân không) nối liền với 2 ống hình chữ
U kín và hở chứa thủy ngân. Xác định chiều cao cột thủy ngân trong ống kín (có
chân không tuyệt đối) nếu chiều cao cột thủy ngân trong ống hở là 30 cm. Biết
khối lượng riêng của thủy ngân là 13600 kg/m
3
, áp suất của không khí bên ngoài là
9,81.104 N/m

1
2
1
2
==→=
f
f
PP
f
f
P
P
Bài 13. Cần xác định chế độ dòng chảy của chất lỏng trong không gian của thiết bị
hai vỏ với đường kính vỏ trong 25 x 2 (mm) và vỏ ngoài 51 x 2,5 (mm). Biết lưu
lượng chất lỏng là 3,73 T/h, khối lượng riêng của chất lỏng 1150 kg/m
3
và độ nhớt
động lực là 1,2 Cp.
Đáp số: Re
≈
150000 nên có chế độ chuyển động xoáy
Hướng dẫn:
Áp dụng công thức:
µ
ρ

Re
tđ
dw
=

o
C và 1 at tương ứng là 0,018
Cp và 1,2 kg/m
3
.
Đáp số: 0,756 m/s và 1,833 m/s
Hướng dẫn:
Áp dụng công thức:
ρ
µ
.
.2320
.
d
w
dth
=
a. Khi không khí chảy qua ống:
?
.
=
dth
w
b. Khi dầu mỏ chảy qua ống:
?
.
=
dth
w
Bài 15. Đường kính pittông bé và lớn của máy ép thủy lực tương ứng là 40mm và

3
/h tiêu chuẩn. Nhiệt độ đầu của nitơ là
120
o
C và nhiệt độ cuối là 30
o
C. Tính vận tốc của nitơ ở đầu vào và đầu ra của ống.
Đáp số: 13,2 m/s và 10,19 m/s
Hướng dẫn:
Dựa vào phương trình cân bằng vật liệu:
ww
QfwQfw
rvrv
TCrrTCv
?,??;
;
00v
=→==
==
ρρ
ρρρρ
Bài 18. Thiết bị làm lạnh bằng thép loại ống lồng ống, có đường kính ống trong 29
x 2,5mm, và đường kính ống ngoài 54 x 2,5mm. Dung dịch muối có khối lượng
riêng 1150kg/m
3
chảy trong ống với năng suất 3,73 tấn/h. Chất khí ở áp suất 5at
chảy qua phần không gian giữa hai ống với lưu lượng 160kg/h. Nhiệt độ trung
bình của khí là 0
o
C. Khối lượng riêng của khí ở trạng thái tiêu chuẩn (0

Rd
tltđ
Bài 21. Xác định đường kính tương đương trong khoảng trống giữa các ống của
thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm gồm 61 ống có đường kính 38 x 2,5 (mm), đường
kính trong của thiết bị là 625 mm.
Đáp số: 0,102 m
Hướng dẫn:
?.4.4 ===
U
f
Rd
tltđ
Bài 22. Hai ống lồng nhau đồng trục. Đường kính ngoài của ống trong 57mm và
đường kính trong của ống ngoài 89mm. Nước có nhiệt độ 20
o
C chảy ở khoảng
giữa hai ống với lưu lượng 3,6m
3
/h. Xác định chế độ của dòng nước chảy.
Đáp số: chảy xoáy
Hướng dẫn:
Tính chuẩn số Raynon
Bài 23. Trên ống dẫn không khí khô đường kính trong 320 mm, người ta đặt ống
pitôpran. Áp kế chỉ 5,8 mmH
2
O. Xác định lưu lượng khối lượng (kg/h) không
khí ? Biết nhiệt độ không khí là 21
o
C, hệ số vận tốc là 0,89.
Đáp số: 2991,6 kg/h

o
C:
?
.
.
.
0
0
0
==
pT
pT
KK
ρρ
Thay vào công thức tính Q = ?
Bài 24. Cho chất lỏng chảy qua lỗ ở đáy bình có đường kính 10 mm, chiều cao
mức chất lỏng không đổi và bằng 900 mm, đường kính của thùng chứa 800 mm,
lưu lượng chảy 750 lít/h. Xác định hệ số lưu lượng ? Nếu không cung cấp chất
lỏng vào thùng thì thời gian chảy hết chất lỏng trong thùng là bao nhiêu ?
Đáp số: 72,533 phút
Hướng dẫn:
Áp dụng công thức:
?
2
2. ==→=
gHf
V
gHfV
µµ


µ
τ
Bài 26. Dầu mỏ có khối lượng riêng tương đối 0,9 chảy qua ống dẫn nằm ngang
có đường kính 200mm. Để đo lưu lượng người ta mắc một màng chắn có hệ số lưu
lượng 0,61. Cửa mở của màng chắn có đường kính 76mm. Áp kế thuỷ ngân chỉ
hiệu số áp suất qua màng là 102torr. Tính vận tốc và lưu lượng của dầu.
Đáp số: 5,314m/s và 47304kg/h
Bài 27. Trên ống dẫn nằm ngangcó kích thước 160 x 5 (mm), người ta đặt ống đo
lưu lượng kiểu venturi. Đường kính trong của phần thắt lại bằng 60 mm. Khí etan
(C
2
H
6
) đi trong ống ở áp suất thường, nhiệt độ 25
o
C. Áp kế chỉ 32 mmH
2
O. Xác
định lưu lượng khối lượng (kg/h) của khí. Hệ số lưu lượng được lấy là 0,97.
Đáp số: 264 kg/h
Hướng dẫn:
Áp dụng công thức:
h
kg
VQ
HCs
3600
62
ρ
=

.
.
0
.0
0
25
0
62
==
pT
T
p
C
HC
ρρ
?
4
?
2
2
2
2
=→=→=→ Qw
d
Vw
s
π
µ
Bài 28. Một ống dẫn nằm ngang đường kính 159/147 (mm) để dẫn không khí 40
o

. Trong đó, ∆p đã biết; cần xác định khối lượng riêng của không khí
ở nhiệt độ đã cho.
?
0
40
=
C
ρ
( )
?
2
2
0
0
40
40
max
=
−
=
∆
=
C
C
n
hg
p
w
ρ
ρρ

2
O và 10232 mmH
2
O
Hướng dẫn:
Viết phương trình Becnuli cho hai mặt cắt qua tiết diện lớn và tiết diện nhỏ:
( )
( )
( )
( )
( )
OmmHpp
OmmH
m
N
p
m
kg
pT
pT
s
m
d
d
wwHay
s
m
T
tT
d

0
30
2
2
2
2
2
1
12
2
0
0
2
2
2
2
0
0
2
1
1
2
1
2
2
21
2
22
2
11

0
4
−=−=−=
===
−
=∆
=
+
⋅==
===
=
+
=
+
⋅=
=
+
=
+
⋅=
−
=−=∆→+=+
ρρ
π
π
ρ
ρρ
Chỉ số đo được là áp suất dư. Vậy áp suất tuyệt đối ở hai tiết diện là:
- Tiết diện lớn:
OmmHp

C và của thủy ngân tương ứng
là: 1000 kg/m
3
và 13600 kg/m
3
; độ nhớt động học của nước 20
o
C là 1,01.10-6
m
2
/s và hệ số lưu lượng khi chảy qua màng là 0,635.
Hướng dẫn:
Từ phương trình đã biết:
( )
( )
ρ
ρρ
µ
ρ
ρρ
µ
−
=→
−
=
TN
STN
S
g
f

/h, giả thiết tổn thất áp suất là 10 m. Xác định đường kính của ống dẫn ? Lấy
hệ số ma sát bằng 0,03.
Đáp số: 0,049 m
Hướng dẫn:
Áp dụng công thức:
2
52
2
2
22
.
8
2
.
.4
.
2

2
s
s
ms
V
d
l
g
g
d
V
d

s
π
λ
Bài 34. Cần xác định đường kính ống dẫn hyđro để đạt lưu lượng 120 kg/h.
Đường kính ống dài 1000 m, tổn thất áp suất tối đa ∆p = 110 mmH
2
O, khối lượng
riêng của hyđro là 0,0825 kg/m
3
, hệ số ma sát λ = 0,03
Đáp số: 0,2 m
Hướng dẫn:
Áp dụng công thức:
2
2
52
52
2
.
8
.
8
2

ss
V
p
l
dV
d