Trong một thí nghiệm bơm ly tâm đã đo được:Áp suất chân không ở ống hút pck = 0,3 at, đường kính ống hút d₁ = 50 mm. Áp suất dư trên ống đẩy pAK = 5,5 at, đường kính ống đẩy d₂ = 40 mm. Áp kế đặt cao hơn chân không kế y = 1,3 m. Bơm chạy 5 phút thì nước đầy thùng thể tích V = 1,8 m³. Công suất tiêu thụ của động cơ điện là 6 kW và hiệu suất động cơ điện là 0,9. Nước chảy rối. Hiệu suất của máy bơm bằng:
Trả lời:
Đáp án đúng: D
Để giải bài toán này, ta cần thực hiện các bước sau:
1. **Tính lưu lượng Q:**
Lưu lượng được tính bằng thể tích chia cho thời gian:
Q = V/t = 1.8 m³ / (5 * 60 s) = 0.006 m³/s
2. **Tính vận tốc tại ống hút (v₁) và ống đẩy (v₂):**
Diện tích ống hút: A₁ = π * (d₁/2)² = π * (0.05 m / 2)² ≈ 0.0019635 m²
Diện tích ống đẩy: A₂ = π * (d₂/2)² = π * (0.04 m / 2)² ≈ 0.0012566 m²
Vận tốc ống hút: v₁ = Q / A₁ = 0.006 m³/s / 0.0019635 m² ≈ 3.056 m/s
Vận tốc ống đẩy: v₂ = Q / A₂ = 0.006 m³/s / 0.0012566 m² ≈ 4.775 m/s
3. **Tính áp suất tuyệt đối tại ống hút (p₁):**
pck = 0.3 at = 0.3 * 10^5 Pa = 30000 Pa (áp suất chân không)
p₁ = patm - pck = 10^5 Pa - 30000 Pa = 70000 Pa
4. **Tính áp suất tuyệt đối tại ống đẩy (p₂):**
pAK = 5.5 at = 5.5 * 10^5 Pa = 550000 Pa (áp suất dư)
p₂ = patm + pAK = 10^5 Pa + 550000 Pa = 650000 Pa
5. **Tính công suất hữu ích (P_hu):**
P_hu = Q * (p₂ - p₁ + ρ * g * y + ρ * (v₂² - v₁²) / 2)
ρ = 1000 kg/m³ (khối lượng riêng của nước)
g = 9.81 m/s² (gia tốc trọng trường)
P_hu = 0.006 * (650000 - 70000 + 1000 * 9.81 * 1.3 + 1000 * (4.775² - 3.056²) / 2)
P_hu ≈ 0.006 * (580000 + 12753 + 6974.125) ≈ 3598.36 W
6. **Tính công suất tiêu thụ của bơm (P_tt):**
Công suất động cơ: 6 kW = 6000 W
Hiệu suất động cơ: 0.9
P_tt = Công suất động cơ * Hiệu suất động cơ = 6000 W * 0.9 = 5400 W
7. **Tính hiệu suất của bơm (η_bơm):**
η_bơm = P_hu / P_tt = 3598.36 W / 5400 W ≈ 0.666 ≈ 66.6%
Giá trị này gần nhất với đáp án D (65%). Vì các giá trị áp suất được làm tròn nên ta chọn đáp án gần nhất.
Do đó, đáp án chính xác nhất là: