Khi chất lỏng có tỷ trọng =1,2 dâng lên đến độ cao H=4,2m thì vật hình trụ (gắn vào bản lề tại A) bắt đầu bị đẩy lên. Bán kính trụ R=0,8m, chiều dài trụ L=2m. Áp suất mặt thoáng là áp suất khí trời. 1/ Tìm trọng lượng của trụ? 2đ 2/ Tìm áp lực dư chất lỏng tác dụng lên trụ? | HỘI ĐỒNG THI KHOA KHCB BỘ MÔN CƠ HỌC Đề thi kết thúc học phần: Kỹ thuật thuỷ khí Đề số: 2 - Thời gian làm bài: 70 phút Trưởng Bộ môn ký duyệt Ghi chú: Sinh viên không được: sử dụng tài liệu; viết vẽ vào đề thi. Đề thi phải nộp cùng bài thi. ( C¸c kÕt qu¶ lµm trßn ®Õn 2 sè sau dÊu phÈy) C©u 1 (4,5 điểm) Khi chất lỏng có tỷ trọng =1,2 dâng lên đến độ cao H=4,2m thì vật hình trụ (gắn vào bản lề tại A) bắt đầu bị đẩy lên. Bán kính trụ R=0,8m, chiều dài trụ L=2m. Áp suất mặt thoáng là áp suất khí trời. 1/ Tìm trọng lượng của trụ? 2đ 2/ Tìm áp lực dư chất lỏng tác dụng lên trụ? 2đ Đáp án: = 1,2 x 9810 = 11772 N/m3 1/ Py = 0 (vì chất lỏng không tác dụng lên mặt cong theo phương Oy) Px = hCx x= (H+R/2)RL = 11772 (4,2 +0,8/2)0,8 x2 = 86641,92 N Pz = VAL = (Vhộp + V ¼ trụ ) = ( + R2/4 .L) = (H+ R/4 ) = 11772 .( 4,2 +3,14 . 0,8/4) = 90936,35 N Trọng lượng trụ chính là G = P . sin = PZ = 90936,35 N 2/ P = (Px2+Pz2)0,5 = 125603,5 N = arctg (Pz/Px)= 46,38o Vậy áp lực dư chất lỏng tác dụng lên mặt trụ có giá trị bằng 90936,35 N, hướng vào tâm trụ, hợp với phương ngang một góc là 46,38o. C©u 2 (5,5điểm) Chất lỏng có tỷ trọng =1,2 chảy từ bể B sang bể A hình vẽ. Biết số chỉ của áp kế có giá trị dư là 0,12at; H=1m; HB=3m; áp suất tại mặt thoáng bể A là áp suất khí trời. Lưu lượng chảy trong ống Q=4(l/s); hệ số nhớt động =0,015cm2/s; đường kính ống dẫn không thay đổi d=50mm; tổng chiều dài ống l=20m; hệ số tổn thất uốn tại 3 vị trí đều bằng u=3; bỏ qua tổn thất tại cửa vào và cửa ra của ống; lấy g=9,81m/s2. Trường hợp chất lỏng chảy rối tính theo công thức: và =1. 1/ Tìm chiều cao HA=? 3,5đ 2/ Chất lỏng sẽ hoá hơi ở điều kiện áp suất là 0,34at. Nếu từ đầu ống đến điểm S là 18m thì tại đó có xảy ra hiện tượng xâm thực không? 2đ Đáp án: 1/ có v =4Q/ d2 = 2,038 m/s Re = vd/ = 67940,55 >2320 chảy rối =0,019 Viết phương trình Bernoulli (mặt chuẩn tại đáy bể A và bể B) cho đoạn dòng chảy đi từ mặt cắt B-B tại mặt thoáng của bể B đến mặt cắt A-A tại mặt thoáng bể A ta có như sau: zB + pB/ = zA+pA/ + hwB-A HB + pdB/ = HA + 0 + hw B – A (*) Ta có: tổn thất khi chất lỏng chảy từ bể B đến bể A: hwB-A= (3. u+ .l/d) v2/2g = ( + 0,019 .20/0,05). 2,3082/ = 3,51m Vậy: thay vào phương trình (*) 3 + 0,12 .98100/ (1,2 .9810) = HA + 3,51 HA = 4- 3,51 = 0,49 m 2/ Viết phương trình Bernoulli từ mặt thoáng bể B (mặt cắt B –B) đến điểm S (mặt cắt S-S) , chọn chuẩn trùng mặt cắt B – B ta có: 0+ pod/ = H + pdS / + v2/2g + hwB-S pdS / pod/ H - v2/2g -hwB-S Ta có: hwB-S = ( 3. u + 18/d) v2/2g = (3. 3 + 0,019 .18/ 0,015) 2,0382/()) = 3,35 m Vậy: pdS/ = 1 – 1 - 2,0382/ () – 3,35 = - 3,56 (m) suy ra: pdS = -3,56 . N/m2 pdS = - 0,43 at Vậy tại điểm S xuất hiện áp suất chân không: pckS = 0,43 at Áp suất tuyệt đối tại điểm S: ptS = 1-0,43= 0,57 at > 0,34 at Vậy tại điểm S không xảy ra hiện tượng xâm thực.
