16. Расчет с использованием формулы (6)
Расчет рекомендуется производить по программе с использованием вычислительной техники.
Ниже в табл. 8 представлен полный набор зависимостей, необходимый для расчета.
Расчет по приведенным формулам в некоторых случаях требует определения величин, выраженных в неявном виде, например, определение величины γ из формулы (5). Следует применить итерационные методы вычислений.
Таблица 8
Формулы для гидравлического расчета коллектора
(по зависимости 6)
1. Минимальный уклон |
I мин ≈ 0,00107/Q0,372 |
2. Диаметр (ориентировочно) |
D ≈ 0,348 (Q/ )0,35 |
3. Относительное наполнение |
h/D = 0,5(1 – cos γ) или γ = arcos(1 – 2h/D) |
4. Расход |
Q = V ∙ ω |
5. Площадь живого сечения |
Ω = 0,25 D2 (γ – cos γ sin γ) или Γ = ω /(0,25 D2) + cos γ sin γ |
6. Гидравлический радиус |
R = 0,25 D (γ –cos γ sin γ)/γ |
7. Коэффициент сопротивления λ |
λ = [1/ (– 2 lg (Δ/ (13,68 R) + a /Re )]2 |
8. Число Рейнольдса |
Re = 4V · R/ν |
9. Гидравлический уклон |
I = (λ/4R) · (V2/2g) |
10. Кинематическая вязкость |
ν = 1,79 · 10-6 · (1 + 0,0158 · t) |
Последовательность расчета (в скобках указаны номера формул из приведенной таблицы).
Вариант: задан уклон i, расход Q, температура t. Определить D, h/D, V. Задаемся наполнением h/D = 0,7. Известен материал труб и соответствующие значения Δ и a .
Начало: D(2) – выбор стандартного диаметра – Dст→γ(3)→ω (5)→ V(4)
→ R(6)→ ν(10)→ Re(8)→ λ(7)→ V(9)→ω(4) → γ (5) → h/D(3)→выход →
Возврат
на R(6)
5 раз
Проверка: допустима ли скорость; если «нет» выдать заключение «заданный уклон мал».
Проверка: допустимо ли наполнение; если нет, выдать заключение «диаметр мал».
17. Перепадные колодцы
Перепады устраивают при необходимости увеличить глубину заложения коллектора, или для присоединения к глубоко расположенному коллектору. Они служат также для гашения избыточной скорости.
Рис.22. Схемы перепадных колодцев:
А) при высоте перепада до 0,5 м, на трубах диаметром менее 600 мм: b) без гашения скорости; с), d) с гашением скорости; е) на трубах диаметром от 600 мм и более;
f
),
g)
на дождевой канализации
Рис. 23. Расчетная схема перепадного колодца со стояком
Для расчета элементов колодца со стояком (рис. 23) пользуются следующими зависимостями[7].
Диаметр стояка D = (Q/A)0,4 [3], где A = 0,61 [g (Rвх / D + 1,5)]0,5, Rвх – радиус закругления при переходе от горизонтального потока к стояку, если Rвх / D = 1, то A = 0,61 (9,81 2,5)0,5 = 3,02; D = (Q / 3,02)0,4; (Q, м3/с)
В
ертикальная
скорость в нижней части стояка (длина
стояка h
принимается равной величине перепада
Нп)
V = φ (2g h)0,5,
где φ – коэффициент, учитывающий потери
энергии при движении воды по стояку,
принимается по графику (рис. 24) в
зависимости от высоты перепада и диаметра
стояка. Поток ударяется об дно водобойной
части, скорость из вертикальной V1
переходит в горизонтальную V2
(в кольцевой поток диаметром 2D).
Скорость уменьшается за счет потерь
при ударе об дно
,
где коэффициент сопротивления ξ принимают
равным ξ = 2.
В кольцевом потоке со скоростью V2 глубина равна