Указания к решению задачи 6

Расход жидкости при истечении из отверстий и насадок определяется по формуле:

, (18)

где w - площадь отверстия; Н - действующий напор над центром отверстия: m - коэффициент расхода (при истечении из отверстия можно принять m_о = 0,62, из насадки – m _н = 0,82).

В данной задаче возможны два условия протекания воды из отсека I в отсек II (рис.10а, б): при свободном истечении, когда (h₂ + H₂) £ h₁ и при истечении под уровень (затопленное отверстие), когда (h₂ + H₂) ³ h₁. При свободном истечении действующий напор над центром отверстия равен Н₁. При затопленном отверстии истечение будет происходить под действием напора h = (h₁ + H₁) -(h₂ + H₂). Величину коэффициента расхода следует брать той же, что и при свободном истечении.

Решение задачи начинаем с предположения о незатопленности отверстия.

Находим

. (19)

Учитывая равенство расходов из отверстия и насадки, определяем

. (20)

Если(h₂ + H₂) £ h₁, то расход определен правильно, в противном случае выполняем перерасчет, считая истечение из отверстия затопленным. В этом случае:

(21)

Из этого равенства находим Н₂.

Проверяем условие затопляемости (h₂ + H₂) > h₁ и определяем искомый расход

. (22)

Проверяем условие затопляемости и определяем искомый расход, после чего находим искомое значение h = (h₁ + H₁) -(h₂ + H₂)и выполняем проверку .

ЗАДАЧА 7

Назначить диаметр трубопровода d и определить необходимую высоту водонапорной башни H _б в точке А (рис. 11) для обеспечения расчетной подачи воды с расходом Q потребителю в точке В по трубопроводу длиной L, при разности, отметок земли в точках А и В, равной z и минимальном свободном напоре в точке В – H_cb. Определить свободный напорв точке В – H_cb при расходе воды Q₁, составляющем половину расчетного (Q₁ = 0,5 Q).

Примечание. Трубы чугунные, потери напора в местных, сопротивлениях принять равными 10% от потерь напора по длине.

Указания к решению задачи 7

Диаметр трубопровода назначается по предельным расходам, представленным в прил. 4.

Необходимая высота водонапорной башни определяется из уравнения

, (23)

откуда

, (24)

где h_w – потеря напора на участке трубопровода от точки А до точки В, которая складывается из потери напора по длине и потери напора в местных сопротивлениях:

, (25)

где S₀ – удельное сопротивление трубы; K – расходная характеристика (модуль расхода) трубы.

, (26)

, (27)

где S₀^кв и K^кв – соответственно удельное сопротивление и расходная характеристика трубы, работающей в квадратичной области сопротивления (при скорости v ³ 1,2 м/с), значения этих величин приведены в прил. 5; k₁ – поправочный коэффициент, учитывающий неквадратичнoсть зависимости потерь напора от средней скорости движения воды (переходная область сопротивления при скоростях движения воды в трубе v < 1,2 м/с), определяется интерполяцией по прил. 6.

Полученное значение H_б округляется до целого числа метров.

Величина свободного напора в конечной точке сети при расходе, равном половине расчетного, определяется по формуле:

, (28)

где - потеря напора в сети при расходе Q₁, определяемая по одному из указанных способов.

ЗАДАЧА 8

На рис. 12 показана схема разветвленной водопроводной сети из чугунных водопроводных труб. Свободный напор H_св конечных точках сети должен быть не менее 15 м. Значения длин участков L, узловых расходов Q, и удельных путевых расходов q, приведены в исходных данных. Местность горизонтальная.

Требуется:

1. Определить расчетные расходы воды на каждом участке.

2. Установить диаметры труб на магистральном направлении по предельным расходам.

3. Определить необходимую высоту водонапорной башни.

4. Определить диаметр ответвления от магистрали.

5.Вычислить фактические значения свободных напоров в точках водоотбора.

Указания к решению задачи 8

Решение задачи рекомендуется выполнять в следующей последовательности:

1. Определить путевые расходы Q_{n 3-4}, Q_{n 2-5} по формуле

, (29)

где q – заданный удельный путевой расход на участке; L – длина участка.

2. Установить расчетные расходы воды для каждого участка сети, руководствуясь тем, что расчетный расход на участке равен сумме узловых расходов, расположенных за данным участком (по направлению движения воды). При этом равномерно распределенные путевые расходы заменяются сосредоточенными поровну в прилегающих узлах. Так, например: , и так далее.

3. Наметить основную магистраль трубопровода. За основную магистраль следует, как правило, принимать линию, соединяющую башню с самой удаленной точкой водопотребления.

4. Наметить диаметры труб основной магистрали по величинам предельных расходов, пользуясь прил. 4.

5. Определить потери напора на участках магистрали по формуле

h = i × L, (30)

где i – гидравлический уклон (потеря напора на единицу длины), зависящий от расхода и диамет­ра трубопровода; L – длина участка трубопровода.

Величины h можно также определять по формуле

. (31)

Величины S₀ и K для каждого участка можно определить с помощью прил. 5 и 6 (см. указания к задаче 7).

6. Вычислить высоту водонапорной башни по формуле

, (32)

где H_св – свободный напор в конечной точке магистрали; S× h суммапотерь напора на участках магистрали от башни до конечной точки.

Если, например, за магистральную принята линия 1–2–3–4, то нужно определить сумму потерь напора на участках 1–2, 2–3, 3–4. Полученное значение H_б следует округлить до целого числа, метров.

7. Определить напор воды в начале ответвления от магистрали (в точке 2) по формуле

, (33)

где h_1-2 – потеря напора на участке магистрали от башни до ответвления.

8. Определить средний гидравлический уклон для ответвления по формуле

, (34)

где H_св – требуемый свободный напор в конечной точ­ке ответвления; L_отв – длина ответвления (например, длина участка 2–5).

9. Диаметр трубы выбирается по расходной характеристике

, (35)

соответствующей среднему гидравлическому уклону ответвления. Пользуясь прил. 5 и полученной величиной K по большему ближайшему табличному значению K выбираем диаметр ответвления.

10. Вычислить фактические значения свободных напоров в точках водоотбора по формуле

, (36)

где Н_i – напор в конечной точке i -го участка; H_i-1– напор в начальной точке i-1 -го участка; i – фактический гидравлический уклон для рассматриваемого участка; S₀ – удельное сопротивление рассматриваемого участка, определяемое с помощью прил. 5 и 6.

ЗАДАЧА 9

Дорожная насыпь, имеющая высоту Н_нас, ширину земляного полотна В = 12 м и крутизну заложения откосов m = 1,5, пересекает водоток с переменным расходом, для пропуска которого в теле насыпи укладывается с уклоном i_т, круглая железобетонная труба, имеющая обтекаемый оголовок.

Требуется:

1. Подобрать диаметр трубы для пропуска расхода Q_max в напорном режиме при допустимой скорости движения воды в трубе v_доп = 4 м/с и минимально допустимом расстоянии от бровки насыпи до подпорного уровня а_min = 0,5 м.

2. Определить фактическую скорость движения воды в трубе v_ф при пропуске максимального расхода и глубину Н воды перед трубой, соответствующую этому расходу.

3. Рассчитать предельные расходы и соответствующие им глубины перед трубой, при которых труба будет работать в безнапорном и полунапорных режимах.

Указания к решению задачи 9

Водопропускные трубы под насыпями дорог (железных и автомобильных) служат для пропуска расходов воды периодически действующих водотоков во время ливневых или весенних паводков.

В настоящее время чаще всего применяются водопропускные трубы круглого сечения.

По числу отверстий трубы бывают одноочковые, двухочковые, трехочковые и многоочковые.

Согласно действующим типовым проектам круглые дорожные водопропускные трубы имеют следующие стандартные отверстия: 0,75; 1,0; 1,25; 1,5 и 2 м.

Одной из задач гидравлического расчета труб является определение необходимого диаметра труб. При этом считается, что пропускная способность многоочковых (двухочковых, трехочковых и так далее) труб равна суммарной пропускной способности соответствующего количества одноочковых труб.

Гидравлические расчеты водопропускных труб выполняют в зависимости от условий их работы.

Различают следующие режимы работы труб:

1) безнапорный, когда входное сечение не затоплено и на всем протяжении трубы поток имеет свободную поверхность (рис. 13 а);

2) полунапорный, когда входное сечение трубы затоплено, то есть на входе труба работает полным сечением, а на остальном протяжении поток имеет свободную поверхность (рис. 13 б);

3) напорный, когда труба работает полным сечением, то есть все поперечное сечение трубы по всей длине полностью заполнено водой (рис. 13 в).

Напорный режим имеет место при одновременном выполнении трех условий:

1) входной оголовок должен быть обтекаемым;

2) Н > 1,4 d;

3) i_т < i, где i – гидравлический уклон.

Пропускная способность напорных труб вычисляется по формуле:

. (37)

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: