Расчет гасителей энергии.

Расчет проводится с целью определения оптимального гасителя энергии потока. Поэтому необходимо рассчитать несколько видов гасителей для данного потока и выбрать оптимальный, с точки зрения технико-экономических показателей, гаситель энергии.

1. Расчет водобойной стенки.

Расчет водобойной стенки сводится к определению напора на стенке и высоты стенки.

Рис. V.1. Конструкция и форма водобойной стенки:

1 – дренаж; 2 – откос выемки; 3 – отверстия для выпуска воды из колодца

Напор на стенке определяется по формуле:

V.3

где m—коэффициент расхода стенки, m=0.41..0.43.

Высота стенки определяется из условия затопления прыжка:

V.4

2. Расчет водобойного колодца.

Задачей данного расчета является определение оптимальной глубины колодца.

Основная расчетная формула:

V.5

где d_к—глубина колодца.

Рис. V.2. Варианты конструкции водобойного колодца:

1 - дренаж; 2 – откос выемки; 3 - дренажное отверстие; 4 - подпорная стенка; 5 - отвод воды из дренажа, 6 - комбинированный водобойный колодец

Из формулы видно, что кинетическая энергия падающего потока возросла. Поэтому ее необходимо учитывать в расчетах. Данная задача решается путем подбора глубины колодца.

Методика решения задачи:

• определяем предварительную глубину колодца:

V.6

где h_разд—раздельная глубина. Берется из формулы V.1,

—местные потери напора, определяется по формуле:

V.7

где —коэффициент скорости.

• определяем сжатую и раздельную глубины с учетом глубины колодца по формулам V.5 и V.1 ;

• проверяем условие затопления гидравлического прыжка в колодце:

• —прыжок затоплен,

• —прыжок отогнан. Увеличиваем глубину колодца.

Сжатую глубину в формуле V.5 определяется путем подбора. Задаваясь значениями сжатой глубины, определяем значения погонного расхода. По данным расчета строим график q= f (h_сж) с учетом глубины колодца. Зная расчетный погонный расход, по графику определяют значение сжатой глубины.

3. Расчет комбинированного колодца.

При рассчитанной высоте водобойной стенки выше 3,5..4 м и глубине колодца больше 4 м переходят на расчет комбинированного водобойного колодца, который в своей конструкции сочетает и водобойный колодец, и водобойную стенку.

Методика расчета:

• принимаем глубины комбинированного колодца: ;

• рассчитываем сжатую и раздельную глубины с учетом принятой глубины колодца по формулам V.5 и V.1;

• определяем высоту стенки из условия затопления гидравлического прыжка:

V.8

Определение других размеров гасителей энергии.

Длина водобойной плиты определяется по формуле [8]:

без искусственной шероховатости V.9

с искусственной шероховатостью V.10

где L_пр—длина затопленного гидравлического прыжка, определяется по формуле:

V.11

Толщина водобойной плиты определяется по формуле:

V.12

где V_сж —скорость потока в сжатом сечении.

Скорость потока в сжатом сечении определяется по формуле:

V.13