NỘI DUNG CHƯƠNG 6
6.1. Các khái niệm cơ bản về đường ống,
những công thức tính toán cơ bản
6.2. Tính toán thủy lực về ống dài
6.3. Tính toán thủy lực về ống ngắn –
Tính toán thủy lực đường ống của máy
bơm ly tâm
6.4. Hiện tượng nước va

Chương 6: Dòng chảy ổn định
trong ống có áp

6.1. Các khái niệm cơ bản về đường ống,
những công thức tính toán cơ bản


6.1. Các khái niệm cơ bản về đường ống,
những công thức tính toán cơ bản

Dòng chảy ổn định, có áp, chảy rối và chảy đều

Phân loại đường ống:
dài: đường ống trong đó chỉ có tổn thất dọc
đường là chủ yếu. Tổn thất cục bộ và cột nước lưu tốc
so với tổn thất dọc đường rất nhỏ, có thể bỏ qua.
 Ống ngắn: đường ống trong đó tổn thất cục bộ
và cột nước lưu tốc đều quan trọng như tổn thất
dọc đường .



 Ống

Ngoài ra có thể phân loại đường ống:
dài: Tổn thất cục bộ nhỏ hơn 5% tổn thất dọc
đường.
 Ống ngắn: Tổn thất cục bộ lớn hơn 5% tổn thất dọc
đường.



 Ống

1


6.1. Các khái niệm cơ bản về đường ống,
những công thức tính toán cơ bản
a. Công thức tính toán đối với ống dài


Ống dài coi tổn thất cột nước chỉ có tổn thất dọc
đường: hw  hd  J * l hoặc hw  1,05  1,1hd
Trong đó: J – độ dốc thủy lực; l – chiều dài dòng
chảy đều trong ống có áp

Ta có: Q  v  C RJ
Q  K J
Q2
 hd  2 l ,
K


6.1. Các khái niệm cơ bản về đường ống,
những công thức tính toán cơ bản
a. Công thức tính toán đối với ống dài
K – mô đun lưu lượng, thứ nguyên là lưu lượng
y

K

d 2 1  d   d 
   
4 n 4  4

0, 5

 f d , n

Với: v  C RJ
Với: K  C R

1

2


6.1. Các khái niệm cơ bản về đường ống,
những công thức tính toán cơ bản

6.2. Tính toán thủy lực về ống dài


b. Công thức tính toán đối với ống ngắn


Ống ngắn tổn thất cột nước gồm: tổn thất dọc
đường và cục bộ:




Tổn thất dọc đường: hd  
Tổn thất cục bộ:

hc  

l v2
d 2g

a. Đường ống đơn giản
Đường ống đơn giản là đường ống có đường kính
không đổi, không có ống nhánh→ lưu lượng không đổi




Phân loại dòng chảy trong đường ống đơn giản:
Dòng chảy ra ngoài không khí:



v2

2g



Dòng chảy từ ống vào bể:

6.2. Tính toán thủy lực về ống dài

6.2. Tính toán thủy lực về ống dài

a. Đường ống đơn giản
 Dòng chảy ra ngoài không khí:

a. Đường ống đơn giản
 Dòng chảy ra ngoài không khí:

Pt Becnuli cho 2 mặt cắt
1-1 và 2-2:

hd  H 



z1 

2
1 0

2
2 2


pa  v
p v

 z2  a 
 hd
 2g
 2g

Đặt H = z1 – z2
1v02
 v2
 Coi
 0; 2 2


2g

 H  hd ,

2g

 hd



Q2
l,
K2


3

Trường hợp cột nước lưu tốc lớn
2
2 2

2

2
2 2

 2 v 22
0
2g

thì:

2

v Q
v Q

l

l  htd ,
4
2g K 2
2g K 2
 v2
Với: htd  2 2 - cột nước tự do chưa bị tiêu hao.

2g
 H  hd 

2
2

4  H'  H  htd  Q2 l,
K

5

3


6.2. Tính toán thủy lực về ống dài

6.2. Tính toán thủy lực về ống dài

a. Đường ống đơn giản
 Dòng chảy từ bể vào bể khác:

a. Đường ống đơn giản
 Các dạng bài toán:

Pt Becnuli cho 2 mặt cắt
1-1 và 2-2:

Tìm Q khi biết d, l, H:
→ tra bảng tìm K → tính H → tính Q
 Tìm H khi biết d, l, Q:

→ tra bảng tìm K → tính H
 Tìm d khi biết Q, l, H:
→ Từ J = H/l đã biết → tính K → tra bảng tìm d



z1 




pa 1v12
p  v2

 z2  a  2 2  hd  hc
 2g
 2g

Coi

1v02
 v2
 0; 2 2  0
2g
2g

 H  z  z2  hd  hc ,

6


Tổn thất cục bộ (hc) chủ yếu tại đột mở, đối với ống dài
hc<< hd
H  z  z  h ,
6'


2

d

6.2. Tính toán thủy lực về ống dài

6.2. Tính toán thủy lực về ống dài

b. Đường ống nối tiếp
Gồm nhiều đoạn ống đơn giản nối tiếp nhau.

c. Đường ống song song
Gồm nhiều đoạn ống đơn giản có d khác nhau,
nối với nhau có chung nút vào và nút ra.
Lưu lượng qua các ống
khác nhau:


Q  Q1  Q2  Q3  ...  Qn




Tổn thất dọc đường của các đường ống đơn giản:

hi 

Q2
li ,
K i2

n

7

 H  hd  Q 2 
i 1

li
,
K i2

8

Cột áp bằng nhau:
H AB  H A  H B

8'

7'

4


6.2. Tính toán thủy lực về ống dài


6.2. Tính toán thủy lực về ống dài

d. Đường ống tháo nước liên tục
Đường ống mà nước tới đầu cuối của ống mới
tháohoặc trên đường ống tháodần 1 cách liên tục.

d. Đường ống tháo nước liên tục
Lưu lượng tại M:
x
QM  Qv  * Qth
l

x
 QM  Qm  Qth  * Qth
l

Độ dốc thủy lực tại M:
JM

Trong đó: Qv – lưu lượng vào ống; Qth – lưu
lượng tháo ra dọc đoạn AB; Qm – lưu lượng mang
đi.

6.2. Tính toán thủy lực về ống dài

6.2. Tính toán thủy lực về ống dài

d. Đường ống tháo nước liên tục
Tổn thất dọc đoạn AB:

1

hd  H 


0

e. Đường ống phức tạp:
Mạng đường ống hở
(chia nhánh):


2

x


 Q m  Q th  * Q th 
l

 * dx
K M2


Q2
1 
 H  2  Qm2  th  Qth * Qm  9
3
K 


2
Nếu Qm = 0 thì: H  Qth2 * l 9'
3K
2
2

Qm  0,55Qth 
Q
Tổng quát: H 
* l  tính2 * l
2
K
K

x


Q  Qth  * Qth 
2
QM2  m
l
  dH
 2 
KM 
KM

dx






A

Mạng đường ống kín (vòng kín):
Có nhiều vòng kín
A


Q

Q

9' '

5


6.2. Tính toán thủy lực về ống dài

6.2. Tính toán thủy lực về ống dài

e. Đường ống phức tạp:
Các bài toán thường cho dưới dạng sau:

e. Đường ống phức tạp:
* Tính toán thủy lực đường ống hở:

Các số liệu cho trước: lưu lượng (Q) hoặc lưu lượng
nước tại các điểm tiêu thụ (qi); áp suất dư tại các nút

(p/γ); chiều dài ống (l); độ nhám thành ống (∆, ktd, n);
cao độ đặt đường ống (cao trình mặt đất (z)) hoặc cao
trìnhcột nước đo á tại các điểm đó.


Các đại lượng cần xác định: đường kính ống (d); cột
nước đo áp tại A (zA).


6.2. Tính toán thủy lực về ống dài



Ống chính: ABCD



Ống nhánh: BE; CF

6.2. Tính toán thủy lực về ống dài

e. Đường ống phức tạp:
* Tính toán thủy lực đường ống hở:

e. Đường ống phức tạp:
* Tính toán thủy lực đường ống hở:

Xác định đường ống chính: là đường ống từ điểm
bắt đầu A đến điểm có cột nước đo áp lớn nhất (độ
dốc thủy lực J nhỏ nhất).



Tính đường ống chính:
o Từ Q → chọn đường kính ống (d) → tính hd.



o

Tính cột nước đo áp tại A: Z A  Z cuoi   hd
Với:

Z cuoi  z cuoi



Tính đường ống nhánh:

o

Tính hd: hd  Z dau  Z cuoi

o

Từ Q và hd → chọn d.

11

Có thể chọn d trước theo Q → tính hd (theo m vận tốc
'

kinh tế) → tính Z dau
và so sánh với Z dau đã tính cho
đường ống chính .
o

10

p
 cuoi


6


6.2. Tính toán thủy lực về ống dài

6.2. Tính toán thủy lực về ống dài

e. Đường ống phức tạp:
 Tính toán thủy lực đường ống hở:

e. Đường ống phức tạp:
 Tính toán thủy lực đường ống hở:

Bài toán: Cho sơ đồ mạng lưới đường ống trên đó biết
độ dài các đoạn ống (li), lưu lượng cần thiết tại các điểm
tiêu thụ nước (qi), cao trình cột nước đo áp tại các điểm
đó (Δi) → Xác định đường kính ống và cao trình của
mực nước trong tháp.


Tính đường ống chính:
o Lưu lượng trong từng đoạn ống:



QCD  q D ;
Q BC  q F  QCD  q D  q F ;
Q AB  q E  Q BC  q D  q E  q F  Q

6.2. Tính toán thủy lực về ống dài

6.2. Tính toán thủy lực về ống dài

e. Đường ống phức tạp:
 Tính toán thủy lực đường ống hở:
 Tính đường ống chính:
o Đường kính ống: → chọn theo bảng sau:

e. Đường ống phức tạp:
 Tính toán thủy lực đường ống hở:
 Tính đường ống chính:
o Cao trình mực nước ở tháp:
Trong đó:
- cao trình cột nước đo áp tại đầu
mút D của ống chính.
o Chiều cao mực nước ở tháp:
Trong đó:
- độ cao địa hình tại A.
o Vẽ đường đo áp: dựa vào hdi xuất phát từ cao trình
2


o

Tính tổn thất cho từng đoạn ống: hdi  Qi2 * l
Ki

7


6.2. Tính toán thủy lực về ống dài
e. Đường ống phức tạp:
 Tính toán thủy lực đường ống hở:

6.2. Tính toán thủy lực về ống dài
e. Đường ống phức tạp:
 Tính toán thủy lực đường ống hở:
 Tính đường ống nhánh:
o Nhánh BE:
→ xác định được d.

6.3. Tính toán thủy lực về ống ngắn – Tính
toán thủy lực đường ống của máy bơm ly tâm

6.2. Tính toán thủy lực về ống dài
e. Đường ống phức tạp:
 Tính toán thủy lực đường ống kín:
Thường có nhiều vòng kín → tính từng vòng.
o Các thông số biết:
Sơ đồ mặt bằng của mạng lưới, chiều dài đoạn ống (li),
lưu lượng tiêu thụ từng điểm (Qi), cao trình mực nước

trong tháp và cao trình cột nước đo áp tại các điểm
tiêu thụ lưu lượng.
o Xác định d.

Tính toán thủy lực ống ngắn: cần tính tổn thất cục
bộ và tổn thất dọc đường.




Tính toán đường ống bơm ly tâm: gồm 2 loại

o

Đường ống từ bể chứa đến bơm: đường ống hút.

o

Đường ống từ bơm đến bể bể chứa: đường ống đẩy.

8


6.3. Tính toán thủy lực về ống ngắn – Tính
toán thủy lực đường ống của máy bơm ly tâm
a. Đường ống hút:
Đặc điểm: áp suất trong đường ống hút nhỏ hơn áp
suất khí quyển → áp suất chân không; tại nơi nối giữa
ống hút và bơm (cửa hút) – mặt cắt 2-2, áp suất đạt trị
số chân không lớn nhất → trước khi mở máy bơm ly

tâm cần phải mồi bơm.
 Lưu tốc trungbình trong ống hút: 0,8 – 1,25m/s.
 Trị số chân không cho phép (tùy thuộc từng bơm):
hck < (4 – 6,5m).


6.3. Tính toán thủy lực về ống ngắn – Tính
toán thủy lực đường ống của máy bơm ly tâm
a. Đường ống hút:
Ống hút không dài, tổn thất cục bộ có tác dụng quan
trọng → đường ống ngắn.
 Áp dụng pt Becnouli cho 2 mặt cắt 1-1 và 2-2:


9


6.3. Tính toán thủy lực về ống ngắn – Tính
toán thủy lực đường ống của máy bơm ly tâm

6.3. Tính toán thủy lực về ống ngắn – Tính
toán thủy lực đường ống của máy bơm ly tâm

a. Đường ống hút:

b. Đường ống đẩy:
Nước khi hút về bơm sẽ tăng năng lượng lên giá trị
nào đó Hp (năng lượng tăng thêm cho 1 đơn vị trọng
lượng chất lỏng do máy bơm cấp)
 Viết pt Becnouli cho mặt cắt 2-2 và 3-3:



Coi α = 1

6.3. Tính toán thủy lực về ống ngắn – Tính
toán thủy lực đường ống của máy bơm ly tâm

6.3. Tính toán thủy lực về ống ngắn – Tính
toán thủy lực đường ống của máy bơm ly tâm

b. Đường ống đẩy:


Viết pt Becnouli cho mặt cắt 3-3 và 4-4:

Với:

b. Đường ống đẩy:
Mặt khác:
Như vậy: công suất N của bơm gồm:
o Công suất N1 để thắng chiều cao hình học:

Suy ra:
o

Công suất N2 để khắc phục sức cản ở ống hút và đẩy:

10



6.4. Hiện tượng nước va:
Nước va là sự gia tăng đột ngột áp suất trong ống
dẫn khi chất lỏng chuyển động trong ống bị dừng
đột ngột.
 Nước va xuất hiện khi đóng nhanh các thiết bị ngăn
dòng được lắp trên đường ống như van, khóa hay khi
các bơm dừng đột ngột,…


6.4. Hiện tượng nước va:
Đại lượng tăng áp suất trong nước va có thể tính
theo công thức của Jukốpxky:


p   * v * c

Trong đó: v – vận tốc chuyển động của chất lỏng trong
ống trước khi đóng khóa.
c – tốc độ truyền sóng nước va

6.4. Hiện tượng nước va:


Vận tốc truyền sóng nước va:

6.4. Hiện tượng nước va:


Coi thành ống không hoàn toàn đàn hồi (E = ∞) thì:


Trongđó: E – môđun đàn hồi của chất lỏng.
d – đường kính ống
e – môđun đàn hồi của vật liệu làm thành ống
δ – độ dày thành ống

11