Подбор требуемого диаметра для одной нитки трубопровода

Дюкер (гидротехнический) - это заглубленная труба под рекой, каналом, другими сооружениями для пропуска заданного расхода воды. В курсовой работе с помощь дюкера соединя­ются два цилиндрических канала.

Гидравлический расчет дюкера состоит в подборе необходимо­го диаметра трубопровода для пропуска заданного расхода при известных характеристиках русла, дюкера, расхода и разности го­ризонтов воды в разных сечениях.

Для этого составим уравнение Бернулли для двух сечений относительно плоскости сравнения.

z₁ + P₁/ρg + αV₁²/ 2g = z₃ + P₃/ρg + αV₃²/ 2g + Σh_f (2.1)

Z₁=∆h=h_н-h_в , Z₃=0, P₁=P₃=P_атм.

где h_f – потеря напора на трение.

Преобразуя формулу, мы получим:

Δh + αV₁²/ 2g = αV₃²/ 2g + h_L +h_m;

где h_{m –} местные потери, h_{m =} (ζ_вход + 2ζ_повор. + ζ_реш)· V₂²/2g + (V₂ –V₃)²/2g

h_L – потери по длине, h_L = (λL₂ ·V₂²)/d·2g.

Подставив данные выражения, мы получаем:

Δh = α(V₃² - V₁²)/ 2g + (λL₂ ·V₂²)/d·2g +(ζ_вход + 2ζ_повор. + ζ_реш)· V₂²/2g + (V₂ –V₃)²/2g;

ζ_повор = A·B = 2.5·0.05 = 0,125;

ζ_реш = 2,0

ζ_вход + 2ζ_повор. + ζ_реш = 0.50 + 2·0.125+2 = 2,75

Re_пред. = 500/Δ_r;

Δ_r = Δ/d;

V₃ = Q/w₃ = 0.446(м/с)

V₁ = Q/w₁ = 0.272 (м/с)

α(V₃² - V₁²)/ 2g = 1(0.446² – 0.272²)/(2·9.81) = 0.00634

Таблица 2.1 – Определение диаметра трубопровода

W₂=(π*d²)/4

V₂=Q/W

Re=V₂*d/υ

υ =10^-6

∆h= α·(v2²-v3²)/ 2·q + hm + λ·L·v²/d·2·q

По данным таблицы строим график V = f(d) и Δh = f(d).

Вывод: диаметр принимаем равным 1.56, а скорость 1.31 м/с. Такие параметры необходимы для пропуска расхода 1 м³/с и обеспечения разности уровней 0.3 м.

3 РАСЧЁТ КАНАЛА ПАРАБОЛИЧЕСКОГО СЕЧЕНИЯ

3. 1 Расчёт нормальной глубины потока

Глубина потока, соответствующая равномерному движению, называется нормальной глубиной и обозначается символом . Основной зависимостью при определении нормальной глубины в данном расчёте является уравнение (1.1).

Для определения нормальной глубины находим модуль расхода, которым должен характеризоваться канал в случае, если в русле установится равномерное движение .

м³/с.

Задаваясь произвольной величиной , определяем расходную характеристику при этой глубине. Если найденное значение отклоняется от не более чем на 5%, то глубину можно считать равной искомой глубине потока . В противном случае следует задаться новой глубиной и проверку модуля расхода . Для расчёта пользуемся графиком расходной характеристики , для построения которого подсчитываем расходные характеристики при нескольких глубинах. Расчёт ведём в табличной форме (таблица 3.1).

Таблица 3.1 – К построению графика

Величина или расчётная формула	Единица измерения	Численные значения
	м	1,90	2,00	1,80	1,85
	м	4,93	5,06	4,80	4,87
	м2	6,24	6,75	5,76	6,01
	-	0,38	0,39	0,37	0,38
; при : ;	м	6,39	6,65	6,13	6,26
	м	0,98	1,01	0,94	0,96
	м0,5/с	38,33	38,52	38,07	38,20
	м3/с	236,77	261,31	212,60	224,94

По данным таблицы 3.1 строим график (рисунок 3.1). Отложив на оси абсцисс точку, соответствующую расходной характеристике , по графику находим искомую глубину . Для проверки графического решения при найденной глубине определяем отклонение по формуле (1.2), которое не должно превышать 5 %, если все вычисления выполнены правильно.

м – по графику,

м,

м²,

м,

м,

м^0,5/с,

м³/с

Принимаем нормальную глубину потока м.

3. 2 Расчёт критической глубины

Критической глубиной () называется глубина, отвечающая минимуму удельной энергии сечения.

Определяем критическую глубину, используя уравнение критического состояния (1.3).

м⁵.

Затем, задаваясь рядом значений , строим график (рисунок 3.2), по которому определяем , соответствующее известному значению .

Расчёт ведём в табличной форме (таблица 3.2).

Таблица 3.2 – К построению графика

Величина или расчётная формула	Единица измерения	Численные значения
	м	0,50	0,60	0,70	0,65
	м	2,53	2,77	2,99	2,88
	м2	0,84	1,11	1,39	1,25
	м5	0,24	0,49	0,91	0,67

м – по графику,

м,

м²,

Проверяем не превышает более чем на 5 % велечину по формуле (1.4).

.

Принимаем критическую глубину м.

3. 3 Расчёт критического уклона

Критическая глубина зависит только от геометрической формы поперечного сечения русла и расхода, но не зависит от продольного уклона дна .

При равномерном движении жидкости нормальная глубина, как это следует из формулы (1.1), зависит именно от уклона. Тогда очевидно, для русла, при заданном расходе , можно подобрать такое значение , при котором нормальная глубина станет равной критической , такой уклон обозначается через и называется критическим.

Таким образом критическим уклоном называется уклон, при котором нормальная глубина равна критической - .

Для определения нужно решить совместно уравнения (1.1), принимая , и (1.3), откуда

Нам известны:

м,

м².

Вычислим:

;

м;

м;

м^0,5/с.

Теперь определим :

.

Так как , то и поток при равномерном движении будет находиться в спокойном состоянии.

Дата добавления: 2015-05-23; Просмотров: 513; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!