
Гидравлика / gidravlika41
.docСанкт-Петербургский Государственный Технический Университет
Инженерно-строительный факультет
Кафедра гидравлики
Задание №4
по курсу гидравлики
Выполнил студент группы 3013/2
Бобкова Е.В.
Проверил преподаватель
Локтионова Е.А.
Санкт-Петербург
2001
Содержание
-
Определение диаметров труб для отдельных участков магистрали и ответвлений………………………………………………………………………………2
-
Определение высоты водонапорной башни……………………………………3
-
Определение величины расходов QСмах, QIIмах, QIмах…………………………..3
Литература …………………………………………………………………………...6
Определение диаметров труб для отдельных участков магистрали и ответвлений
Устанавливаем расчетные расходы для отдельных участков сети. Расчетный расход какого-либо участка сети должен равняться сумме расходов, забираемых из сети ниже по течению этого участка. Например, расчетных расход для участка 3 – 4:
Q3 – 4 = q4 = 11,3 л/с
расчетный расход для участка 1 – 2
Q1 – 2 = q4 + q5 + q6 + q'l2 –5 + q2 = 66,6 л/с
расчетный расход для участка 2 – 5 будет
Q2 –5 = q5 + 0,55 q'l2 –5 = 21,28 л/с
расчетный расход для участка 2 – 3 будет
Q2 – 3 = q4 + q6 = 27,7 л/с
расчетный расход для участка 3 – 6 будет
Q3 – 6 = q6 = 16,4 л/с
Выбираем линию трубопроводов, которую следует рассматривать как магистральную. В качестве магистрали намечаем линию: наиболее нагруженную расходами, наиболее длинную, характеризуемую наибольшими отметками поверхности земли. Если магистраль будет намечена неудачно, то в конце расчета получим некоторую неувязку, причем расчет придется выполнять заново, задавшись новым направлением магистрали.
Расчет магистрали 1 – 2 – 3 – 4
Задаемся для отдельных участков магистрали так называемой экономической скоростью Vэк 1,0 м/с. Находим диаметры труб магистрали:
D'=(4 /) =(4Q / Vэк )
D1 – 2 '=(4Q1 -- 2 / Vэк ) = 0,29 м
D2 – 3 '=(4Q2 --3 / Vэк ) = 0,19 м
D3 – 4 '=(4Q3 --4 / Vэк ) = 0,14 м
Полученное значение D' округляем до ближайшего сортаментного значения D
D1 – 2 = 0,3 м
D2 – 3 = 0,2 м
D3 – 4 = 0,15 м
Зная для каждой трубы ее диаметр D и расход Q, определяем для всех участков магистрали потери напора по формуле:
hl = (Q2/K2) l
hl 1 – 2 = 3,08 м
hl 2 – 3 = 4,76 м
hl 3 – 4 = 4,23 м
Имея величины hl для отдельных участков магистрали, строим пьезометрическую линию Р – Р (см. рисунок 1).
Расчет ответвлений
Построив пьезометрическую линию для магистрали, мы тем самым задали напоры в начале каждого ответвления. При расчете ответвлений исходим из заданной потери напора для каждого ответвления.
Определяем потерю напора в ответвлении:
hl3 – 6'= '3 – '6 = 5,78-2,7 = 3,08 м
hl2 – 5'= '2 – '5 = 10,54-2,7 = 7,84 м
где '3 и '2 известны из расчета магистрали;
(К2 --52)'= Q2 –52 l2 – 5 /hl2 – 5' = 185950,4
(К3 --62)'= Q3 –62 l3 – 6 /hl3 – 6' = 137972,9
По соответствующим таблицам находим D', округляем его до большего сортаментного значения D, находим значение К и вычисляем действительные потери в ответвлении.
D2 – 5 = 0,2 м
D3 – 6 = 0,2 м
К2 – 5 = 474,9
К3 – 6 = 474,9
hl2 – 5 = 6,46 м
hl3 – 6' = 1,88 м
Если бы в начале расчета мы выбрали магистраль неудачно, то при расчете того или другого ответвления получилось бы, что в конец ответвления необходимый расход подать невозможно.
Определение высоты водонапорной башни
Построив пьезометрическую линию для магистрали, можно написать следующую зависимость, по которой и находим отметку Б:
Б = 4' + hl = 14,77 м
Отметка Б определяет высоту водонапорной башни НБ:
НБ = 14,77 м
Определение величины расходов QСмах, QIIмах, QIмах
Для того чтобы найти расходы, составим систему уравнений:
hl1 = А' - С = QImax² * l1 / К12
12,5 – 2,7 = QImax² *600 / 474,92
QImax² = 3683,6
QImax = 60,7 л/с
hl4 = G' - Е' = QIImax² * l4 / К42
3,3 - Е' = QIImax² * 900 / 13522
hl2 = Е' - С = Q2max² * l2 / К22
Е' – 2,7 = Q2max² * 700 / 13522
hl3 = Е' - С = Q3max² * l3 / К32
Е' – 2,7= Q3max² * 900 / 474,92
QСmax = QImax + QIImax
QIImax = Q2max + Q3max
Q3max = 22,9 л/с
QIImax = 30 л/с
Е' = 2,9 м
Q2max = 7,05 л/с
QСmax = 90,7 л/с
Проверка решения системы выполняется графическим способом:
П
о
данным графика можно сказать, что
проверка сошлась, а значит и система
решена верно, то есть расходы найдены
правильно.
Построение кривой зависимости QI = f1(Qc) и QII =f2(Qc)
Предположим, что открытие крана в точке С изменяется от 0 до полной его величины, QI = f1(Qc) и QII =f2(Qc).
Первая точка: QI, QII, QС максимальные кран полностью открыт.
Вторая точка: кран полностью закрыт, QI = QII = Q, QС = 0
hl2 = hl3 = Q32 * l3 / K32 = Q22 * l2 / K22
Q32 * 900 / 474,92 = Q22 * 700 / 13522
Q22 / Q32 = 0,9
Q32 + Q22 = Q
Третья точка: бак II не работает (QII = 0), QI = QС , Е' = G'
hl1 = A' - G' = QI2* l1/ К2
Построение приведено на рисунке 4.
Построение пьезометрической линии для случая, когда QС = ¼ QIImax, а также чертеж профиля приведено на рисунке 5.
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.