Đường ống dài 2L, đường kính d, nối hai bình có độ chênh H. Nước chảy tầng, bỏ qua tổn thất cục bộ. Nếu ta nối từ giữa ống 4 nhánh song song có chiều dài tương đương L, đường kính d thì khi đó lưu lượng nước chảy trong ống sẽ tăng lên:
Trả lời:
Đáp án đúng: A
Gọi Q1 là lưu lượng ban đầu, Q2 là lưu lượng sau khi nối ống.
Áp dụng công thức Darcy-Weisbach cho đoạn ống ban đầu:
ΔH = (λ * (2L) / d) * (v1^2 / (2g))
Với v1 = Q1 / A, A là diện tích mặt cắt ngang của ống.
Khi nối 4 ống song song, lưu lượng qua mỗi ống là Q2/4. Áp dụng công thức Darcy-Weisbach cho một trong 4 nhánh song song:
ΔH = (λ * L / d) * (v2^2 / (2g))
Với v2 = (Q2/4) / A
Vì độ chênh áp ΔH là như nhau, ta có:
(λ * (2L) / d) * (v1^2 / (2g)) = (λ * L / d) * (v2^2 / (2g))
Thay v1 và v2 vào:
(2L / d) * (Q1/A)^2 = (L / d) * ((Q2/4) / A)^2
2 * Q1^2 = (Q2^2) / 16
Q2^2 = 32 * Q1^2
Q2 = Q1 * √32 = Q1 * √(16*2) = 4√2 * Q1 ≈ 5.66 * Q1
Tuy nhiên, ở đây ta có 4 nhánh song song dài L. Tổn thất trên đoạn ống 2L ban đầu bằng tổng tổn thất trên 1 nhánh chiều dài L và tổn thất trên đoạn L còn lại. Do đó:
H = (λ * L / d) * (v1^2 / (2g)) + (λ * L / d) * (v1^2 / (2g)) = (λ * L / d) * (v2^2 / (2g))
2*(λ * L / d) * (v1^2 / (2g)) = (λ * L / d) * (v2^2 / (2g))
2*(Q1/A)^2 = ((Q2/4)/A)^2
2*Q1^2 = Q2^2/16
Q2^2 = 32*Q1^2
Q2 = sqrt(32)*Q1 = 4*sqrt(2)*Q1 = 5.656*Q1
Tổng lưu lượng Q = 4*Q_nhánh = 4*1.414*Q1 = 5.656Q1
Đề bài có lẽ bị nhầm lẫn ở chỗ nối 4 nhánh song song dài L, đường kính d ở giữa ống.
Nếu bỏ qua đoạn ống L ban đầu, và chỉ tính 4 nhánh song song thì làm như sau:
Tổn thất áp suất trên ống ban đầu là:
H = (λ * 2L / d) * (Q1/A)^2
Sau khi nối 4 ống song song, tổn thất áp suất trên mỗi ống là:
H = (λ * L / d) * ((Q2/4)/A)^2
Suy ra: (λ * 2L / d) * (Q1/A)^2 = (λ * L / d) * ((Q2/4)/A)^2
2Q1^2 = (Q2/4)^2 * L/L
Q2^2 = 32Q1^2
Q2 = 4√2Q1 ≈ 5.66Q1
Vì có 4 nhánh song song nên lưu lượng tăng lên 5.66/4 lần. Vậy không có đáp án đúng ở đây.
Nếu như câu hỏi là tính tổng lưu lượng qua 4 ống thì đáp án sẽ là khoảng 5.66 lần, không có đáp án đúng.
Nếu như câu hỏi là tính lưu lượng qua MỘT ống trong 4 ống thì ta sẽ có Q2/4 = 1.414Q1 => tăng 1.414 lần, cũng không có đáp án đúng.
Có lẽ đề bài muốn hỏi tổng lưu lượng tăng lên bao nhiêu lần khi có 4 ống song song, bỏ qua đoạn ống L phía trước. Khi đó áp suất giảm 1 nửa và có:
H = (λ * 2L / d) * (v1^2 / (2g))
H/2 = (λ * L / d) * (v2^2 / (2g))
=> Q2=2*Q1 => Lưu lượng qua 1 ống tăng 2 lần. Do có 4 ống => Tổng lưu lượng tăng 2*4 = 8 lần.
Nhưng đề bài cho đáp án rất lạ.
Do đó câu này không có đáp án đúng.
Cùng ôn thi với bộ câu hỏi trắc nghiệm môn Thủy khí có đáp án mà tracnghiem.net chia sẽ dưới đây, nhằm giúp các bạn sinh viên chuyên ngành chuẩn bị cho kì thi sắp tới.
50 câu hỏi 60 phút