
- •Гидротехнические
- •656200 – «Лесное хозяйство и ландшафтное строительство»
- •Часть I. Гидрология, гидрометрия, гидравлика
- •1 Определение характеристик водосбора и объема стока
- •2 Построение кривой обеспеченности расходов (уровней)
- •3 Определение расходов воды в открытых водотоках методом поплавков, с помощью водосливов
- •3.1 Определение расходов воды в открытых водотоках методом поплавков
- •3.2 Определение расходов воды в открытых водотоках по водосливам
- •4 Определение напора в трубах
- •4.1 Основные понятия по теме занятия
- •4.2 Движение воды в напорных трубах
- •4.3 Гидравлический расчет фонтанов
- •Литература
- •656200 – «Лесное хозяйство и ландшафтное строительство»
- •Часть I. «Гидрология, гидрометрия, гидравлика»
- •241037, Г. Брянск, пр. Станке Димитрова, 3
4.2 Движение воды в напорных трубах
При напорном движении все сечения трубы занято водой. Напор воды создается или высоким расположением источника воды, из которого вода поступает в трубу, или насосами. Напорное движение встречается в водопроводных трубах, дождевальных трубопроводах, фонтанах и пр.
При напорном движении воды как по трубам, так и в открытых водотоках происходят потери напора. При подаче воды по трубам и поступлении ее под уровень (рис. 3) общий напор Н (энергия напора) полностью затрачивается на преодоление сопротивлений по длине hдл и местных сопротивлений hм на входе и выходе. При истечении в атмосферу за счет остаточного напора (конечный напор hc) создается скорость при выходе из трубы:
H = hдл + hм + hc, (4.17)
Рисунок 3 - Схема формирования потерь напора при истечении под уровень
При равномерном движении жидкости потери напора по длине и местные потери определяются по формулам (4.1) — (4.5).
Потери по длине при напорном движении в круглых трубах можно рассчитать по формуле
hдл = (I /d )*(V2 / 2g), (4.18)
Для стальных и чугунных труб:
= 0.02(1 + 1/40 d), (4.19)
где d — диаметр трубы, м.
Потери напора по длине трубы можно определить по формуле:
hдл = A / Q2, (4.20)
где А — удельное сопротивление трубы на 1 м при расходе воды 1 м3/с;
I — длина трубопровода, м;
Q — расчетный расход, м3/с.
Величина А для новых труб может быть вычислена по формуле
А = 0.0013877 / d 5, 2857 , (4.21)
Вычисленные удельные сопротивления для труб некоторых диаметров приведены в таблице 6.
Таблица 6 - Удельное сопротивление труб
d,мм |
А |
d,мм |
А |
d,мм |
А |
d,мм |
А |
35 |
41840 |
100 |
268 |
200 |
6.86 |
400 |
0.176 |
50 |
10340 |
125 |
82.4 |
250 |
2.11 |
450 |
0.094 |
75 |
1113 |
150 |
31.4 |
300 |
0.805 |
500 |
0.021 |
Для старых труб вычисленные значения А нужно умножить на 1.17. Местные потери определяют по формуле
hм = м V2 / 2g, (4.22)
Значения коэффициента местных потерь м приведены в справочниках. Вот некоторые из них:
при входе в трубу вх без закругления ее кромки...............................0.50
при входе в трубу вх с плавным очертанием входа.............0.50 — 0.10
при выходе из трубы вых под уровень воды........................................1.0
при движении через задвижку задв открытую:
на 3/4.........................................................................................................0.26
на 1/2.........................................................................................................2.0
на1/4.........................................................................................................17.0
Общие потери напора определяют по следующим формулам:
при истечении под уровень:
H = I / d × V2 / 2g + м × V2 / 2g, (4.23)
при истечении в атмосферу:
Y = I / d × V2 / 2g + м × V2 / 2g + V2 / 2g, (4.24)
Из этих уравнений можно получать скорости движения воды в трубах:
при истечении под уровень:
V = (2gH / (I / d + м)); (4.25)
при истечении в атмосферу:
V = (2gH / (I / d + м + 1)), (4.26)
При большой длине труб местными потерями можно пренебречь, суммарно эти потери не превышают 5 — 10 % потерь по длине трубы.