Санкт-Петербургский Государственный Технический Университет

Инженерно-строительный факультет

Кафедра гидравлики

Задание №3

по курсу гидравлики

Выполнил студент группы 3013/2

Кочанова А.А.

Проверил преподаватель

Локтионова Е.А.

Санкт-Петербург

2001

Содержание

1. Определение диаметра труб дюкера, считая, что работает только одна труба дюкера (предполагается, что вторая труба закрыта на ремонт)………………3

2. Построение напорной и пьезометрической линий при принятом диаметре в предположении, что работает только одна труба……………………………...4

3. Нахождение разности уровней воды в подводящем и отводящем участках канала ……………………………………………………………………………..4

Литература……………………………………………………………………………5

Определение диаметра труб дюкера, считая, что работает только одна труба дюкера (предполагается, что вторая труба закрыта на ремонт)

В данной задаче решение находится подбором.

D, м	0,05	0,25	0,6	0,8	1,0	Примечания
, м2	0,019	0,05	0,28	0,5	0,785	Т.5 –1 стр. 211 /1/ Т.4–22 стр. 202, /1/ Т. 4 – 6, 4 – 7 стр.196 /1/ Т.4 – 3 стр. 174 /1/
вх	2,06	2,26	2,3	2,3	2,32
р.п.	0,32	0,32	0,32	0,32	0,32
l	38,6	4,22	1,33	0,92	0,67
f	42,94	8,76	5,91	5,5	5,27
т	0,15	0,34	0,41	0,43	0,44
т	0,0029	0,017	0,11	0,22	0,35

Пример расчета для D = 0,25 м.

Вычисляем площадь живого сечения по формуле:

 = *d² / 4 = 3,14*0,25² / 4 = 0,05 м²

Далее находим потерю на вход. Для стержней решетки применим формулу Киршмера:

_вх = _реш = (с/а)^4/3**sin,

где а – ширина просвета между стержнями

 – угол наклона стержневой решетки к горизонту

 – коэффициент, принимаемый из таблицы 4 –22 стр. 202 /1/

с = l / 5 = 5

а = 6

 = 2,34

_реш = 2,26.

Вычисляем потерю на резком повороте:

_р.п. = А*В = 1,87*0,17 = 0,32,

где А иВ взяты из т. 4 –6, 4 – 7 стр.196 /1/.

Определяем потерю напора по длине:

_l = *l/D

для железобетонных труб  вычисляется по формуле:

 = 8*g / С²,

где С – коэффициент Шези;

С = 1/n*R^1/6,

где R – гидравлический радиус;

R = / = D/4;

n – коэффициент шероховатости;

n = 0,013 из т. 4 –3 стр.174 /1/

R = 0,0625 м,

С = 1/0,013*(0,0625)^1/6 = 48,46 м/с²

 = 8*9,8 / 48,46² = 0,033

_l = *l/D = 0,033* 32 / 0,25 = 4,22.

Находим полную потерю:

_f = _реш + 4*_р.п. + _l + _вых,

где _вых = 1

_f = 2,26 + 4*0,32 + 4,22 + 1 = 8,76

Определяем значение _т:

_т = 1/ _f = 1/ 8,76 = 0,34

Находим _т:

_т = 0,34*0,0625 = 0,017 м²

Определим (_т)_зад:

(_т)_зад = Q/2gZ = 0,21 м²

По приведенному алгоритму находим все значения еще для 4 точек и строим график, по которому определяем искомый диаметр.

D_иск = 0,78 м,

D_станд. = 0,8 м = 800 мм.

Построение напорной и пьезометрической линий при принятом диаметре в предположении, что работает только одна труба

Находим все потери:

h_реш = _реш *V² / 2g = 2,3 * 3,2² /2*9.8 = 1,2 м.

где V = Q/ = 2,3 / 0,5 = 3,2 м/с

h_р.пов = _р.п. *V² / 2g = 0,17 м

h_l = *l/D*V² / 2g = 0,48 м

h_вых = _вых*V² / 2g = 0,52 м

h_l1 = *l₁/D*V² / 2g = 0,03 м

h_l2 = *l₂/D*V² / 2g = 0,07 м

h_l3 = *l₃/D*V² / 2g = 0,19 м

h_l4 = *l₄/D*V² / 2g = 0,05 м

h_l5 = *l₅/D*V² / 2g = 0,04 м,

где l₁ = 0,08*l = 2,56 м

l₂ = 0,18*l = 5,56 м

l₃ = 0,5*l = 16 м

l₄ = 0,14*l = 4,48 м

l₅ = 0,1*l = 3,2 м

h_f = h_реш + h_р.п. + h_l + h_вых = 1,2 + 0,17 + 0,48 + 0,52 = 2,37 м

h_f <Z_max , где Z_max > Z_{действит.}, Z_max = 2,9 м

Z_{действит} = Q² / (_т²²2g) = 1,4 м

Проверяем режим движения. Находим число Рейнольдса по формуле:

R_eD = V² D/ = 81,4*10⁵,

где  = (20^о) = 1,006*10^-6 м²/с, т. 4 – 1 стр.138 /1/.

Критические числа Re_d взяты такие: (Re_d)_кр = 2300 и (Re_d)_кр = 4000. Полученное число Re_d = 81,4*10⁵ позволяет установить, что режим движения в данном случае турбулентный.

Предельные числа (Re_d) = 10 / _r = 2*10⁵ и (Re_d) = 500 / _r = 100*10⁵, где _r=/d,т. 4–2 стр.166,9 /1/,  = 0,04 мм, _r = 0,00005. Полученное число Re_d = 81,4*10⁵ позволяет определить область сопротивления. В данном случае это область доквадратичного сопротивления.

Строим напорную и пьезометрическую линии (см. рисунок).

Нахождение разности уровней воды в подводящем и отводящем участках канала

Если вторая труба дюкера работает, то:

Q¹ = Q/2 = 1,6 м³/с

Q¹ = _т/2gZ

Z = (Q¹ _т)²/2g = (1,60,22)² / 2*9,8 = 0,632 м.

Литература

1 –1. Чугаев Р.Р. Гидравлика: учебник для вузов. – 4 –е изд., доп. и перераб. – Л.: Энергоиздат. Ленингр. отд-ние, 1982. – 672 с., ил.