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

d	W2	V2	Re	Re пр2	Область сопротивления	ƛ	hl	hм	∆h
1,4	1,539	1,625	2274795,268	712727,273	квадратичная	0,018	0,027	0,441	0,474
1,5	1,766	1,415	2123142,251	763636,364	квадратичная	0,018	0,018	0,354	0,354
1,6	2,01	1,244	1990445,86	814545,455	квадртатичная	0,017	0,013	0,249	0,269
1,7	2,269	1,102	1873360,809	865454,545	квадратичная	0,017	0,01	0,192	0,208

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
	м^2	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
	м^0,5/с	38,33	38,52	38,07	38,20
	м^3/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
	м^2	0,84	1,11	1,39	1,25
	м^5	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