Предельный расход наносов определённой гидравлической крупности, отвечающий условию равновесия процессов размыва и осаждения при данном гидравлическом режиме потока, называется

транспортирующей способностью потока.

С2. Установ ть зав симость расхода донных наносов (массового расхода) от средней скорости потока и зависимость массовой мутно-

2.1. Исследование транспортирующей способности потока

Цели работы:

1. Определ ть неразмывающую скорость и транспортирующую

стисобность потока.

способность потока для песка заданной фракции.

от относ тельной скорости.

3. Проанал з ровать и сделать вывод о влиянии скорости течения и геометр ческой крупности наносов на транспортирующую спо-

частиц): (0,25 – 0,5) мм, (0,5 – 1,0) мм, (1,0 – 2,0) мм, (2,0 – 3,0) мм.

Для создания на модели движущегося потока воздуха установка оборудована вентилятором, работающим на всасывание, который с помощью гибкого рукава может присоединяться к каждому каналулотку. Расход воздуха в лотке регулируется заслонкой вентилятора: при закрытой заслонке расход равен 0, а при полном открытии заслонки расход максимальный.

12

Си бА Д И

Рис. 4. Установка для исследования транспортирующей способности потока

13

В тумбе, на которой установлен вентилятор, кроме камеры воздухозабора имеется песколовка (камера cбора песка). Унесенный воздушным потоком из лотков песок собирается в песколовке в ящикподдон, а затем взвешивается на весах.

В поверхностном стекле в пределах каждого лотка имеется отверстие для ввода мерного щупа и трубки микроманометра много-

определить ждом лоткеглубину.

4. Для определен я скорости воздушного потока взять отсчёт a по микроманометру ММНА-2400.

5. Секундомером зафиксировать продолжительность опыта t с момента включения и выключения вентилятора.

6. Песок, унесённый из лотка в песколовку, пересыпать в мерную чашу и определить его массу m на весах.

Начинать исследования рекомендуетсяДс лотка, заполненного песком самой мелкой геометрической крупности. В опытах необходимо определять расходы воздуха в лотке при разных режимах всасывания. Но процедура определения средних скоростей движения воздуха на вертикалях и нахождения расхода воздуха требует больших затрат времени, в течение которого песокИможет быть полностью унесен из лотка воздушным потоком. В этой связи приходится использовать приближенный метод определения скорости потока в лотках. Он заключается в том, что скорость измеряют трубкой полного напора ММН на одной вертикали в центре лотка (в стекле на каждом лотке в этом месте имеется отверстие) и только в одной точке, расположенной на расстоянии 0,6h от нижней поверхности стекла. В этой точке скорость потока близка к средней на вертикали.

Определенная таким образом скорость воздушного потока будет отличаться от средней скорости по живому сечению. Но в процессе проведения расчетов потребуется величина отношения скорости потока к неразмывающей, соответствующей началу трогания частиц

14

песка в лотке. Последняя также определяется в одной точке описанным выше методом. Тем самым возможные ошибки измерений существенно уменьшаются.

Для определения скорости, при которой происходит первая подвижка грунта так называемой неразмывающей скорости u0 (опыт № 1), необходимо после включения вентилятора медленно открывать заслонку, визуально фиксируя в лотке тот момент, когда пес-

Спредвар тельно змер в глубину воздушного потока h при полностью закрытой заслонке вентилятора. Завершив опыт, вентилятор вы-

чинки нач нают шевелиться, и отдельные из них, срываясь со сво-

его места, совершают на дне скачкообразные перемещения. В этот момент сн мают отсчет a по наклонной трубке микроманометра,

вентилятораоткрывают. Глу на потока h остаётся прежней. При включении скорость потока в лотке увеличивается, становится

ключают.

кундомера,бтем самым устанавливается продолжительность опыта t. За это время нужно взять отсчет a по наклонной трубке микромано-

Для проведен опыта № 2 заслонку немного дополнительно

больше неразмывающей и начинается транспорт наносов. Моменты

ют поддон с унесеннымАво время опыта песком. Песок высыпают из поддона в мерные чаши и взвешивают на весах, определяя его массу m.

включен я выключения вентилятора фиксируются с помощью се-

метра, которая устанавливается на глубине 0,6h от нижней поверхно-

сти стекла. После выключения вентилятора из песколовки извлека- Д

Для проведения опыта № 3 заслонку ещё немного дополнительно открывают. Измеряют глубину потока на вертикали в центре лотка и устанавливают в отверстие стекла, покрывающегоИмодель, трубку ММН. Опыт проводится по предыдущей схеме.

Рекомендуется распределить изменение мощности вентилятора на 4 – 5 опытов. С тем чтобы во время очередного включения вентилятора из лотка не был унесен весь песок, продолжительность опыта с транспортом наносов должна быть не более 60 с.

Результаты всех измерений заносятся в табл. 2.

15

Обработка опытных данных

1. Определить массовый расход (транспортирующую способность потока) Qm по формуле

2. По формуле (6) определить среднюю скорость движения воздушного потока в лотке u, предварительно определив плотность воздуха с учётом его температуры и атмосферного давления.

Результаты расчётов по каждому опыту заносятся в табл. 2.

6. Установить зависимость массового расхода от средней скорости потока Qm f u , выбрав подходящие масштабы и нанеся опытные точки на плоскость декартовой прямоугольной системы координат с вертикальной осью массового расхода Q и горизонтальной осью средней скорости u (рис. 5).

Установить зависимость массовой мутности от относительной

опытные точки на плоскость декартовой прямоугольной системы ко-

ординат с вертикальной осью S и горизонтальной u (см. рис. 5). u0

Не исключается, что опытные точки могут расположиться на координатной плоскости со значительным разбросом, который можно

17