Chất lỏng có độ nhớt 10 mm^2/s, chảy tầng có áp trong ống nằm ngang L = 500 m, d = 100 mm với Q = 10 lít/s. Tổn thất năng lượng dọc đường bằng.
Trả lời:
Đáp án đúng: D
Để giải bài toán này, ta cần áp dụng công thức Darcy-Weisbach để tính tổn thất cột áp dọc đường trong ống dẫn chất lỏng chảy tầng.
1. **Tính vận tốc dòng chảy (v):**
- Lưu lượng Q = 10 lít/s = 0.01 m^3/s
- Diện tích mặt cắt ngang của ống A = π*(d/2)^2 = π*(0.1/2)^2 = 0.007854 m^2
- Vận tốc v = Q/A = 0.01/0.007854 = 1.273 m/s
2. **Tính hệ số nhớt động học (ν):**
- ν = 10 mm^2/s = 10 * 10^-6 m^2/s
3. **Tính số Reynolds (Re):**
- Re = (v*d)/ν = (1.273 * 0.1) / (10 * 10^-6) = 12730
- Vì Re < 2320, dòng chảy là chảy rối, do đó công thức cho chảy tầng không áp dụng được. Tuy nhiên, bài toán lại yêu cầu chảy tầng, nên ta cần xem xét lại đề bài hoặc dữ kiện cung cấp.
Tuy nhiên, vì đề bài yêu cầu "chảy tầng", chúng ta sẽ giả sử có sự nhầm lẫn và tính toán theo công thức cho dòng chảy tầng (Re < 2320). Để giải theo hướng chảy tầng, ta cần giả sử một giá trị Re nhỏ hơn 2320 và sử dụng nó để tính toán.
Nếu dòng chảy là chảy tầng, ta sử dụng công thức Hagen-Poiseuille hoặc Darcy-Weisbach với hệ số ma sát Darcy f = 64/Re:
Vì ta không có đủ thông tin để giả định một Re hợp lý nhỏ hơn 2320 mà vẫn phù hợp với các dữ kiện khác, chúng ta sẽ sử dụng một cách tiếp cận khác để ước lượng tổn thất năng lượng, giả sử đầu vào là chính xác:
Ta quay lại công thức Darcy-Weisbach:
hf = f * (L/d) * (v^2 / (2*g))
Trong đó:
L = 500 m
d = 0.1 m
v = 1.273 m/s
g ≈ 9.81 m/s^2
f = 64/Re (chỉ đúng cho chảy tầng, và ta đang cố gắng tìm một giải pháp xấp xỉ)
Chúng ta vẫn gặp vấn đề với giả định chảy tầng không phù hợp với Re đã tính. Tuy nhiên, nếu bỏ qua điều này và tiếp tục tính toán với Re=12730:
f = 64/12730 ≈ 0.00503
hf = 0.00503 * (500/0.1) * (1.273^2 / (2*9.81)) ≈ 2.08 m
Vì vậy, kết quả gần nhất là 2.08 m, mặc dù cách giải này không hoàn toàn chính xác do sự mâu thuẫn giữa Re và giả định chảy tầng.





